Математическое описание трехуровневого преобразователя частоты с фиксированной нейтралью на базе активного выпрямителя и автономного инвертора напряжения

Александр Сергеевич Маклаков

Аннотация


Предложено математическое описание трехуровневого преобразователя частоты с фиксированной нейтралью (3У-ПЧ с ФН) на базе активного выпрямителя и автономного инвертора напряжения (АВН и АИН), которое позволяет исследовать электромагнитные процессы и анализировать электромагнитную совместимость в системе «питающая сеть – 3У ПЧ с ФН на базе АВН и АИН – нагрузка» с учетом дискретного характера формирования выходных напряжений АВН и АИН. В отличие от известных математических моделей 3У-ПЧ с ФН на базе АВН и АИН, основанных на принципе разделений электрической системы на подсистемы, разработанная в данной статье модель позволяет получить удобную структурную схему для синтеза системы управления. Разработанная структурная схема 3У ПЧ на базе АВН и АИН оказалась аналогична известным структурным схемам двухуровневого преобразователя частоты при пренебрежении эффекта разбаланса напряжений в звене постоянного тока, идеальной синхронизации и линеаризации коммутационных функций. Дополнительно при линеаризации была рассмотрена только область вокруг номинального значения напряжения звена постоянного тока.


Ключевые слова


силовая электроника; преобразователь частоты; многоуровневые преобразователи частоты; автономный инвертор напряжения; активный выпрямитель напряжения

Полный текст:

PDF

Литература


Abu-Rub H., Bayhan S., Malinowski M., Moinoddin S., Guzinski J. Medium-Voltage Drives: Challenges and the Existing Technology. IEEE Power Electronics Magazine, 2016, vol. 3(2), pp. 29–41. DOI: 10.1109/MPEL.2016.2551802

Krasnov D.V. Analiz tekhnicheskikh vozmozhnostey i vybor optimal'noy topologii vysokovol'tnykh reg-ulirue¬mykh elektroprivodov peremennogo toka: dis. … kand. tekhn. nauk [Analysis of the Technical Possibili-ties and Selection of the Optimal Topology of High-Voltage Variable Speed AC Drives]. Moscow, 2012. 174 p. (in Russ.)

Kouro S., Rodriguez J., Wu. B., Bernet S., Perez M. Powering the Future of Industry: High-Power Ad-justable Speed Drive Topologies. IEEE Power Electronics Magazine, 2012, vol. 18(4), pp. 26–39. DOI: 10.1109/MIAS.2012.2192231

Seyed Saeed Fazel. Investigation and Comparison of Multi-Level Converters for Medium Voltage Ap-plications: Dr.-Ing. Berlin, 2007. 184 p.

Hramshin T.R., Krubtsov D.S., Kornilov G.P. Evaluation of Methods PWM Voltage Active Rectifiers Rol¬ling Mills. Russian Internet Journal of Industrial Engineering, 2013, no. 2, pp. 48–52. (in Russ.)

P'ey P'o Tun. Sovershenstvovanie impul'snykh preobrazovateley v sostave avtonomnykh sistem elektro-pitaniya elektrotekhnicheskikh kompleksov: dis. … kand. tekhn. nauk [Improving of Switching Converters in Autonomous Power Electrical Systems], St. Petersburg, 2014. 188 p. (in Russ.)

Radionov A.A., Maklakov A.S. Three Level Back to Back Converters as Part of Medium Voltage AC Drives: Contemporary Condition and Control Methods. Russian Electromechanics, 2015, no. 6, pp. 80–87.

(in Russ.) DOI: 10.17213/0136-3360-2015-6-80-87

Leon J.I., Kouro S., Franquelo L.G., Rodriguez J., Wu B. The Essential Role and the Continuous Evo-lution of Modulation Techniques for Voltage-Source Inverters in the Past, Present, and Future Power Electron-ics. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2016, vol. 63, no. 5, pp. 2688–2701. DOI: 10.1109/TIE.2016.2519321

Wu B. High-Power Converters and AC Drives, Wiley-IEEE Press, 2006. 333 p.

Brovanov S.V. Mnogourovnevye poluprovodnikovye preobrazovateli chastoty s emkostnym delitelem napryazheniya dlya avtonomnykh sistem generirovaniya elektricheskoy energii: dis. … doktora tekhn. nauk [Multilevel converters with a direct voltage for autonomous electric power generation systems], Novosibirsk, 2012, 452 p. (in Russ.)

Khramshin T.R., Krubtsov D.S., Kornilov G.P. A Mathematical Model of the Power Circuit of Main Electric Drives of Rolling Mills. Russian Internet Journal of Electrical Engineering, 2014, vol. 1, no. 1, pp. 3–7.

(in Russ.)

Pronin M.V., Vorontsov A.G. Silovye polnost'yu upravlyaemye poluprovodnikovye preobrazovateli [Power converters], St. Petersburg, Elektrosila, 2003. 172 p. (in Russ.)

Shreyner R.T. Matematicheskoe modelirovanie elektroprivodov peremennogo toka s poluprovodni-kovymi preobrazovatelyami chastoty [Mathematical Modeling of AC Drives Based on Semiconductor Fre-quency Converters]. Ekaterinburg, URO RAN, 2000. 654 p. (in Russ.)

Efimov A.A. Aktivnye preobrazovateli v reguliruemykh elektroprivodakh peremennogo toka: Teoriya, matematicheskoe modelirovanie, upravlenie: dis. … doktora tekhn. nauk [PWM Converters for AC Motor Drives: The Theory, Mathematical Modeling, Control]. Novouralsk, 2002. 426 p. (in Russ.)

Melício R., Mendes V.M.F., Catalão J.P.S. Comparative Study of Power Converter Topologies and Control Strategies for the Harmonic Performance of Variable-Speed Wind Turbine Generator Systems. Energy, 2011, no. 36, pp. 520–529. DOI: 10.1016/j.energy.2010.10.012

Khramshin T.R., Krubtsov D.S., Kornilov G.P. Methods PWM of Large Power Active Rectifier under Unbalanced Voltage Operating Conditions. Russian Internet Journal of Industrial Engineering, 2014, vol. 2, no. 4, pp. 7–13. (in Russ.)

Hramshin T.R., Krubtsov D.S., Kornilov G.P. Mathematical Model of the Active Rectifier under Un-balanced Voltage Operating Conditions. Russian Internet Journal of Electrical Engineering, 2014, vol. 1, no. 2,

pp. 3–9. (in Russ.)

Khramshin T.R., Abdulveleev I.R., Kornilov G.P. Mathematical Model of the Power Circuit of STATCOM of Large Capacity. Russian Internet Journal of Electrical Engineering, 2015, vol. 2, no. 1, pp. 18–46. (in Russ.)

Maklakov A.S., Radionov A.A. Energy-Efficient Control of Active Converters in Wind Generator Electric Drive Systems. Russian Internet Journal of Electrical Engineering, 2015, vol. 2, no. 4, pp. 21–26. (in Russ.)

Maklakov A.S., Radionov A.A. Study of SVPWM with Various Vector Selection Tables of Three Level Converter. Russian Internet Journal of Electrical Engineering, 2015, vol. 2, no. 1, pp. 30–37. (in Russ.)

Maklakov A.S., Gasiyarov V.R., Belyi А.V. Energy-Saving Electric Drive on the basis of Back to Back Converter. Russian Internet Journal of Electrical Engineering, 2014, no.1, pp. 23–30 (in Russ.).

Radionov A.A., Maklakov A.S. O vozmozhnosti kompensatsii reaktivnoy moshchnosti v seti posredstvom elektroprivoda na baze AC-DC-AC preobrazovatelya [Possibility of Reactive Power Compensa-tion in the Grid by the Electric Drive Based on AC-DC-AC Converter]. Russian Electromechanics, 2014, no. 2, pp. 78–83. (in Russ.)

Maklakov A.S. Simulation of the Main Electric Drive of the Plate Mill Rolling Stand. Russian Inter-net Journal of Industrial Engineering, 2014, no. 3, pp. 16–25. (in Russ.)

Maklakov A.S., Radionov A.A. Influence of AFE Rectifier with Different Types of PWM on Supply Power. Russian Internet Journal of Industrial Engineering, 2013, no. 2, pp. 40–47. (in Russ.)

Maklakov A.S., Maklakova E.A. EMC Analysis of 18-Pulse Connection Circuit Based on 3L-AFE with SHEPWM. Russian Internet Journal of Industrial Engineering, 2016, vol. 4, no. 1, pp. 66–73. (in Russ.)

Murzikov А.А. Povyshenie ustoychivosti sinkhronnykh generatorov v sisteme vnutrizavodskogo el-ektro¬snabzheniya s pomoshch'yu bystrodeystvuyushchego staticheskogo kompensatora reaktivnoy moshchnos-ti: dis. … kand. tekhn. nauk [Stability Increasing of Synchronous Generators in the Industrial Grid by STATCOM], Magnitogorsk, 2011. 173 p. (in Russ.)




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power160407

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.