Регулятор переменного напряжения с малым числом ключей и цифровым управлением

Алексей Вячеславович Удовиченко, Геннадий Степанович Зиновьев, Евгений Валерьевич Гришанов, Максим Андреевич Жарков

Аннотация


В работе рассматривается новый трехфазный регулятор переменного напряжения с малым числом ключей. Предлагаемый преобразователь является повышающе-понижающим с синусоидальными входными и выходными токами. Предложена методика расчета токов регулятора переменного напряжения по высшим гармоникам. Получены зависимости коэффициентов гармоник от глубины модуляции, используя метод АДУ, а также произведено сравнение с результатами имитационного моделирования. Оценка качества выходного и входного токов относительно частоты коммутации позволило выбрать оптимальный диапазон частот для экспериментального макета. Рассмотрена и проанализирована цифровая система управления регулятора переменного напряжения с малым числом ключей, которая выполнена на базе микроконтроллера Atmel AVR Atmega. Приведены эпюры токов и напряжений регулятора с цифровой системой управления, полученные в ходе эксперимента.


Ключевые слова


повышающе-понижающий регулятор; коммутируемые конденсаторы; маловентильные регуляторы переменного напряжения; прямой метод расчета

Полный текст:

PDF

Литература


Information of Firms Danfoss (Denmark), Emerson (Sweden) etc. Available at: http://www.danfoss.com/, http://www.emerson.com/ (accessed 10.11.2018).

Шепелин В.Ф., Кальсин В.Н., Донской Н.В., Фёдоров Б.С., Никитин А.С. Тиристорные системы плавного пуска высоковольтных двигателей на базе устройств серии УБПВД. Научно-исследовательские и проектные разработки. Инжиниринг. С. 166–168. [Shepelin V.F., Kalsin V.N., Donskoi N.V., Fedorov B.S., Nikitin A.S. [Thyristor Systems of Soft Start of High-Voltage Motors Based on Devices of the UBPVD Series]. Re-search and Development. Engineering, pp. 166–168. (in Russ.)]

Ткачук А., Кривовяз В., Копырин В., Силуков А. Тиристорный преобразователь для плавного пуска высоковольтных асинхронных электродвигателей. Силовая электроника. 2007. № 1. C. 54–57. [Tkachuk A., Krivovyaz V., Kopyrin V., Silukov А. [Thyristor Converter for Soft Starting of Asynchronous Electric Motors]. Silovaya elektronika [Power Electronics], 2007, no. 1, pp. 54–57. (in Russ.)]

Сравнительный анализ вариантов технического решения плавного пуска мощных асинхронных электродвигателей. http://www.nppsaturn.ru/article.htm (дата обращения: 10.10.2018). [Sravnitel’nyy analiz variantov tekhnicheskogo resheniya plavnogo puska moshchnykh asinkhronnykh elektrodvigateley [Compara-tive Analysis of Designs for Soft Start-up of Powerful Asynchronous Electric Motors]. Available at: http://www.nppsaturn.ru/article.htm (accessed 10.10.2018).]

Divan D., Sastry J., Prasai A., Johal H. Thin AC Converters – A New Approach for Making Existing Grid Assets Smart and Controllable. Proc. PESC 2008, CD, pp. 1695–1701. DOI: 10.1109/PESC.2008.4592186

Montero-Hernandez O.C., Enjeti P.N. Application of a Boost AC-AC Converter to Compensate for Voltage Sags in Electric Power Distribution Systems. PESC Proc., 2000, vol. 1, pp. 470–475. DOI: 10.1109/PESC.2000.878905

Fedyczak Z., Klutta M., Strzelecki R. Three-Phase AC-AC Semiconductor Transformer Topologies and Applications. Proc. 2nd Conf. PEDC, 2001, pp. 25–38.

Peng F.Z., Chen L., Zhang F. Simple Topologies of PWM AC–AC Converters. IEEE Power Electronics Let-ters, 2003, vol. 1, no. 1, pp. 10–13. DOI: 10.1109/LPEL.2003.814961

Floricau D., Dumitrescu M., Popa I., Ivanov S. Basic Topologies of Direct PWM AC Choppers. Annals of the University of Craiova. Electrical Eng. Series, 2006, no. 30b, pp. 141–146.

Prasai A., Divan D. Dynamic Capacitor-VAR and Harmonic Compensation without Inverters. Proc. EPE, 2011, CD-ROM, file 831.

Liu Q., Deng Y., He X. A Novel AC-AC Shunt Active Power Filter without Large Energy Storage. EPE, 2011, CD-ROM, file 356.

Fedyczak Z., Strzelecki R., Sozański K. Review of Three-Phase PWM AC/AC Semiconductor Transform-er Topologies and Applications. Proc. Power Electronics Electrical Drives Automation & Motion – SPEEDAM, 2002, pp. B5-19–24.

Fedyczak Z., Szcześniak P., Kaniewski J. Direct PWM AC Choppers and Frequency Converters.

W: Measurements Models Systems and Design, ed. by J. Korbicz. Warszawa: Wydaw. Komunikacji i Łączności, 2007, pp. 393–424. ISBN: 978-83-206-1644-6

Ahmed N.A., Miyatake M., Lee H.W., Nakaoka M. A Novel Circuit Topology of Three-Phase Direct AC-AC PWM Voltage Regulator. Proc. Industry Applications Conference, 41st IAS Annual Meeting, 2006,

pp. 2076–2081. DOI: 10.1109/IAS.2006.256821

Petry C.A., Fagundes J.C.S., Barbi I. New AC-AC Converter Topologies. Proc. Industrial Electronics, ISIE '03, 2003, vol. 1, pp. 427–431. DOI: 10.1109/ISIE.2003.1267287

Khan M.M., Rana A., Dong F. Improved AC/AC Choppers-Based Voltage Regulator Designs. IET Power Electronics, 2014, vol. 7, iss. 8, pp. 1989–2000. DOI: 10.1049/iet-pel.2013.0699

Petry C.A., Fagundes J.C., Barbi I. New Direct AC-AC Converters Using Switching Modules Solving

the Commutation Problem. IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Montreal, Que, 2006,

pp. 864–869. DOI: 10.1109/ISIE.2006.295748

Keyhani H., Toliyat H.A. A Soft-Switched Three-Phase AC–AC Converter with a High-Frequency AC Link. IEEE Transactions on Industry Applications, 2014, vol. 50, no. 4, pp. 2637–2647. DOI: 10.1109/TIA.2013.2290834

Alaei R., Khajehoddin S.A., Xu W. A Bidirectional AC/AC Multilevel Converter. Proc. Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE, 2015, pp. 2610–2615. DOI: 10.1109/ECCE.2015.7310026

Muneshima M., Nishida Y. A Multilevel AC-AC Conversion System and Control Method Using

Y-Connected H-Bridge Circuits and Bidirectional Switches. Proc. Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE, 2013, pp. 4008–4013. DOI: 10.1109/ECCE.2013.6647232

Udovichenko A.V., Zinoviev G.S. AC Voltage Regulators with Switched Capacitors. IEEE International Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC), Varna, 2016, pp. 44–49. DOI: 10.1109/EPEPEMC.2016.7751972

Зиновьев Г.С. Повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения. Патент РФ

№ 2580677; опубл. 2014, Бюл. № 10. [Zinoviev G.S. Povyshayushche-ponizhayushchiy regulyator peremennogo napryazheniya [Buck-Boost Regulator of Alternating Voltage]. Patent RF, no. 2580677, 2014.]

Datasheet Atmega 128. Available at: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2467.pdf (accessed 10.11.2018).

Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL, 2-е изд., стер. М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005. 560 с. [Evstifeev A.V. Mikrokontrollery AVR semeystv Tiny i Mega firmy ATMEL [AVR Microcontrollers of the Tiny and Mega Families of ATMEL]. 2nd ed., sr. Moscow, Publi¬shing House “Dodeka-XXI”, 2005. 560 p.]




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power180409

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.