СПОСОБ ВЕКТОРНОЙ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ В МНОГОУРОВНЕВОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ

DOI: 10.47026/1810-1909-2022-1-107-114

УДК 621.314.572

ББК 31.291.6

Г.П. ОХОТКИН, И.И. ИВАНЧИН

Ключевые слова

многоуровневый преобразователь напряжения, векторная широтно-импульсная модуляция напряжения, базовые векторы преобразователя напряжения

Аннотация

В статье рассматривается вопрос формирования напряжения статическими преобразователями, построенными по многоуровневым структурным схемам. Многоуровневые схемы получили широкое распространение в отраслях промышленности, использующих электромеханические преобразования на средних напряжениях вплоть до 20 кВ. В качестве примера можно указать топливную промышленность, где многоуровневые преобразователи устанавливаются в электроприводах магистральных насосных агрегатов. Расположение магистральных насосов в отдалённых изолированных районах страны предполагает слабые связи в энергосистеме и предъявляет повышенные требования по эффективности использования электроэнергии. В связи с этим для многоуровневого преобразователя напряжения предлагается энергоэффективный векторный способ широтно-импульсной модуляции. При векторной широтно-импульсной модуляции происходит оптимальное количество переключений уровней напряжения в фазах преобразователя, что приводит к наименьшему коэффициенту гармонических искажений напряжения сравнительно с аналогичным показателем при других способах модуляции. Проанализированы особенности векторной широтно-импульсной модуляции в многоуровневых преобразователях напряжения, связанные с увеличением количества базовых пространственных векторов напряжения статического многоуровневого преобразователя. Предложен поэтапный способ векторной широтно-импульсной модуляции в многоуровневом преобразователе, включающий определение ближайших к заданному вектору напряжения базовых векторов преобразователя, вычисление времени формирования каждого из базовых векторов за период коммутации силовых ключей преобразователя, сохранение порядка переключения между базовыми векторами. Способ подробно рассмотрен для многоуровневого преобразователя с пятью уровнями напряжения в фазе. В заключение приведены результаты работы математической модели данного преобразователи с предложенным способом векторной широтно-импульсной модуляции напряжения. По полученным временным диаграммам формирования напряжения построен годограф пространственного результирующего вектора выходного напряжения многоуровневого статического преобразователя.

Литература

1. Васильев Б.Ю., Козярук А.Е., Мардашов Д.В. Увеличение коэффициента использования автономного инвертора при пространственно-векторном управлении // Электротехника. 2020. № 4. С. 14–23.
2. Изосимов Д.Б., Рывкин С.Е., Шевцов С.В. Симплексные алгоритмы управления трехфазным автономным инвертором напряжения с ШИМ // Электротехника. 1993. № 12. С. 14–20.
3. Коротков А.А., Виноградов А.Б. Новый алгоритм векторного формирования ШИМ высоковольтного преобразователя с минимизацией коммутационных потерь // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2013. № 4. С. 64–69.
4. Gupta A.K., Khambadkone A.M. A General Space Vector PWM Algorithm for Multilevel Inverters Including Operation in Overmodulation Range. IEEE Transactions on Power Electronics, 2007, vol. 22, no. 2, pp. 517–526.

Сведения об авторах

Охоткин Григорий Петрович – доктор технических наук, заведующий кафедрой автоматики и управления в технических системах, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (elius@list.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9410-7380).

Иванчин Иван Иванович – руководитель направления, ООО «НПП «ЭКРА», Россия, Чебоксары (ivanchin_i@ekra.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5693-2948).

Формат цитирования

Охоткин Г.П., Иванчин И.И. Способ векторной широтно-импульсной модуляции в многоуровневом преобразователе напряжения // Вестник Чувашского университета. – 2022. – № 1. – С. 107–114. DOI: 10.47026/1810-1909-2022-1-107-114.

Загрузить полный текст статьи