Аналіз спектру напруги з двополярною модуляцією

Ievgen Verbytskyi

Анотація


Показано негативний вплив низьких гармонік в модульованій змінній напрузі інверторів з гальванічною розв’язкою на масу їх трансформаторів. Описано спосіб формування біполярної модульованої напруги, що суттєво зменшує вміст низьких гармонік. Запропоновано використовувати ряд Фур’є двох змінних для аналізу спектра біполярної модульованої напруги, що дозволяє описати спектральну характеристику напруги у компактній формі для довільного значення параметра кратності модуляції. Описано два різних випадки формування біполярної напруги залежно від значення параметра кратності модуляції. Проаналізовано спектр напруги з біполярною модуляцією. Показано, що основна частина енергії напруги з біполярною модуляцією передається гармоніками навколо частоти, що вдвічі менша від частоти несучої функції.


Ключові слова


двополярна напруга; інвертор з гальванічною розв’язкою; ряд Фур’є двох змінних; спектральна характеристика

Повний текст:

PDF

Посилання


Zhong, Q., Hornik, T. Control of power inverters in renewable energy sources and Smart grid. John Wiley & Sons Ltd, 2013, 411 p.

Zhiliang, Z., He, X.F., Yan, L. An Optimal Control Method for Photovoltaic Grid - Tied - Interleaved Flyback Microinverters to Achieve High Efficiency in Wide Load Range. IEEE Trans. Power Electron., 2013, 28, 11, 5074-5087, doi: 10.1109/TPEL.2013. 2245919.

Koutroulis, E., Chatzakis, J., Kalaitzakis, K., Voulgaris, N. A bidirectional, sinusoidal, high-frequency inverter design. Electric Power Applications, IEE Proceedings, 2001, 148, 4, 315-321, doi: 10.1049/ip-epa:20010351.

Holmes, D. Grahame, Lipo, Thomas, A. Pulse width modulation for power converters. Principles and practice. IEEE Press Series on Power Engineering, 2003, 724 p, doi: 10.1109/9780470546284.

Verbytskyi, Ye. V. Ispol'zovaniye dvoynogo ryada Fur'ye dlya rascheta spektra modulirovannykh signalov [Double Fourier series using for calculating modulating signals spectrum]. Tekhnichna elektrodynamika [Technical electrodynamics], 2014, № 4, 96-98.

Mihret, M., Odeh, C., Angirekula, N. V, Ojo, O. Optimal Synthesis of Output Voltage Waveforms for Multilevel Cascaded Single Phase DC-AC Converters. Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2013 Twenty-Eighth Annual IEEE, 2013, 2690 – 2697, doi:10.1109/APEC.2013.6520676.

Lau, W. H., Zhou, Bin, Henry, S., Chung, H. Compact Analytical Solutions for Determining the Spectral Characteristics of Multicarrier-Based Multilevel PWM. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers , 2004, 51, 8, 157-158, doi: 10.1109/TCSI.2004.832790.

Vasca, F., Iannelli, L. Dynamics and Control of Switched Electronic Systems: Advanced Perspectives for Modeling, Simulation and Control of Power Converters (Advances in Industrial Control). Springer-Verlag London, 2012, 493 p.

Verbytskyi, I. V. Osoblyvosti rozrahunku spectru naprugy, modulyovanoyi po zakonu SHIM I I SHIM II na osnovy podviynogo ryadu Furiye [Features of voltage spectrum calculations modulated by PWM I and II on basis double Fourier series]. Electronika i zvyazok [Elecntronics and communication], 2015, № 5, 36-45.

Watson, G. N. A Treatise on the Theory of Bessel Functions (2nd.ed.). Cambridge University Press, 1966, 798 p.

Abramovitz, M., Stigun, I. A. Handbook of mathematical functions with formulas, graphs, and mathematical tables. Aplied mathematics, series № 55, 1964.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Zhong, Q. Control of power inverters in renewable energy sources and Smart grid / Q. Zhong, T. Hornik // John Wiley & Sons Ltd, 2013, 411 p.
  2. Zhiliang, Z. An Optimal Control Method for Photovoltaic Grid-Tied-Interleaved Flyback Microinverters to Achieve High Efficiency in Wide Load Range / Z. Zhiliang, X. F. He, L. Yan // IEEE Trans. Power Electron. – 2013. – 28. – 11. – P. 5074-5087. – doi: 10.1109/TPEL.2013. 2245919.
  3. Koutroulis, E. A bidirectional, sinusoidal, high-frequency inverter design / E. Koutroulis, J. Chatzakis, K. Kalaitzakis, N. Voulgaris // Electric Power Applications, IEE Proceedings. – 2001. – 148. – 4. – P. 315-321. – doi: 10.1049/ip-epa:20010351.
  4. Holmes, D. Grahame. Pulse width modulation for power converters. Principles and practice / D. Grahame Holmes, Thomas A. Lipo. // IEEE Press Series on Power Engineering. – 2003. – P. 724. – doi:10.1109/9780470546284.
  5. Вербицкий, Е. В. Использование двойного ряда Фурье для расчета спектра модулированных сигналов / Е. В. Вербицкий // Технічна електродинаміка. – 2014. – № 4. – C. 96-98.
  6. Mihret, M. Optimal Synthesis of Output Voltage Waveforms for Multilevel Cascaded Single Phase DC-AC Converters / M. Mihret, C. Odeh, N. V. Angirekula, O. Ojo // Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2013 Twenty-Eighth Annual IEEE. – 2013. – P. 2690 – 2697. – doi:10.1109/APEC.2013.6520676.
  7. Lau, W. H. Compact Analytical Solutions for Determining the Spectral Characteristics of Multicarrier-Based Multilevel PWM / W. H. Lau, Bin Zhou, S. Henry, H. Chung // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. – 2004. – 51. – 8. – P. 157-158. – doi: 10.1109/TCSI.2004.832790.
  8. Vasca, F. Dynamics and Control of Switched Electronic Systems: Advanced Perspectives for Modeling, Simulation and Control of Power Converters (Advances in Industrial Control) / F. Vasca, L. Iannelli // Springer-Verlag London, 2012. – 493 p.
  9. Вербицький, Є. В. Особливості розрахунку спектру напруги, модульованої по закону ШІМ І і ІІ на основі подвійного ряду Фур’є / Є. В. Вербицький // Електроніка і зв’язок. – 2015. – № 5. – C. 36-45.
  10. Watson, G. N. A Treatise on the Theory of Bessel Functions (2nd.ed.) // G. N. Watson // Cambridge University Press, 1966, 798 p.
  11. Abramovitz, M. Handbook of mathematical functions with formulas, graphs, and mathematical tables / M. Abramovitz, I. A. Stigun // Aplied mathematics series – 55, 1964.




DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2017.23.30

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.