Вдосконалення структури векторної системи керування активного керованого випрямляча

Автор(и)

  • Денис Крилов НТУ "ХПІ", Ukraine
  • Ольга Холод Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.04.06

Ключові слова:

електромагнітна сумісність, векторна система керування, коефіцієнт гармонійних спотворень, вхідна індуктивність, широтно-імпульсна модуляція, активний випрямляч, MatLab-модель

Анотація

Перева

Переважна більшість електроенергії використовується об’єктами промисловості в перетвореному вигляді. Водночас інтенсивно збільшується застосування напівпровідникових перетворювачів для отримання необхідних параметрів навантаження. Сучасні тенденції розвитку та удосконалення напівпровідникових перетворювачів направленні на енергозбереження шляхом підвищення їхньої якості роботи та зменшення впливу на мережу живлення, навантаження і суміжних споживачів. Широке розповсюдження та застосування отримав частотний перетворювач зі вставкою постійного струму, схема якого переважно побудована на основі некерованого випрямляча та автономного інвертора напруги. Некеровані випрямлячі мають просту та надійну топологію, проте не дозволяють організувати рекуперацію електроенергії в мережу живлення та мають низький рівень електромагнітної сумісності. Позбавитись цих недоліків можна, якщо замінити активним випрямлячем-джерелом напруги некерований випрямляч. Робота активного випрямляча суттєво залежить від типу структури його системи керування. Тому мета роботи полягає в удосконаленні структури системи керування ключами схеми активного випрямляча – джерела напруги, що побудована з використанням векторного алгоритму розрахунку; побудові MatLab-моделі трифазного активного керованого випрямляча з удосконаленою векторною системою керування при широтно-імпульсній модуляції з фіксованою частотою та оцінці впливу на його роботу величини вхідної індуктивності. Результати моделювання підтверджують, що запропонована авторами удосконалена структура векторної системи керування забезпечує якісну роботу активного випрямляча та електромагнітну сумісність частотного перетворювача з мережею живлення на рівні допустимому стандартами; спрощення математичного апарату представлення узагальнених векторів струмів і напруг при побудові векторної системи керування активного випрямляча – джерела напруги практично ніяк не вплинуло на якісні показники роботи перетворювача; для ліквідації остаточних спотворень, що вносяться в напругу джерела додатковим навантаженням треба застосовувати фільтр мережі.

жна більшість електроенергії використовується об’єктами промисловості в перетвореному вигляді. Водночас інтенсивно збільшується застосування напівпровідникових перетворювачів для отримання необхідних параметрів навантаження. Сучасні тенденції розвитку та удосконалення напівпровідникових перетворювачів направленні на енергозбереження шляхом підвищення їх якості роботи та зменшення впливу на мережу живлення, навантаження і суміжних споживачів. Одним з найбільш поширеніших напівпровідникових перетворювачів в області приводів малої і середньої потужності є частотний перетворювач, виконаний на основі схеми трифазного автономного інвертора напруги. Суттєвим недоліком таких перетворювачів є використання діодного випрямляча на вході схеми. Діодні випрямлячі прості і надійні, проте володіють двома суттєвими недоліками ‑ неможливістю рекуперації електроенергії в мережу живлення в режимі динамічного гальмування асинхронного двигуна і істотними спотвореннями форми струму мережі. Позбавитись цих недоліків можна, використовуючи замість діодного випрямляча активний випрямляч, виконаний за схемою джерела напруги. Метою даної статті є вдосконалення структури системи керування ключами схеми активного випрямляча – джерела напруги, що побудована з використанням векторного алгоритму розрахунку; створення математичної моделі трифазного активного випрямляча-джерела напруги, що працює з фіксованою частотою модуляції і аналіз впливу величини вхідної індуктивності на якісні показники його роботи. З результатів моделювання стало очевидно, що запропонована структура системи керування забезпечує стійку роботу перетворювача і допустиму стандартами електромагнітну сумісність з мережею живлення при фіксованій частоті модуляції; спрощення математичного апарату представлення узагальнених векторів струмів і напруг при побудові векторної системи керування активного випрямляча – джерела напруги практично ніяк не вплинуло на якісні показники роботи перетворювача; для ліквідації остаточних спотворень, що вносяться в напругу джерела додатковим нелінійним навантаженням треба застосовувати фільтр мережі.

Біографія автора

Ольга Холод, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

старший преподаватель кафедры "Промышленная и биомедицинская электроника"

Посилання

Shevchenko I. S., Morozov D. I., Belokha G. S. «Priame» vektorne upravlinnia asynkhronnoiu mashynoiu podviinoho zhyvlennia. [“Direct” vector control of asynchronous dual power machine]. Bulletin of the Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, 2021, Vol. 8 (264), pp. 62–65, doi: 10.33216/1998-7927-2020-264-8-62-65.

Yiyuan Bie, Yang Li, Guoqing He, Xing Zhang. PWM rectifier impedance modelling and analysis. IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 2021, Vol. 675(1), pp. 1–7, doi:10.1088/1755-1315/675/1/012064.

Wang P., Li H., Cao T., Wang X. Proof of Equivalence Between Two Interlaced Two-level PWM Rectifiers and Three-level PWM Rectifiers. Tiedao Xuebao. Journal of the China Railway Society, 2019, Vol. 41(1), pp. 59–64, doi:10.3969/j.issn.1001-8360.2019.01.008.

Zhang B., Qiu D. m-Mode SVPWM for PWM Rectifier. In: m-Mode SVPWM Technique for Power Converters. CPSS Power Electronics Series, Springer, 2019, рр. 169–189, doi:10.1007/978-981-13-1382-0_9.

Xudong Liu. Subway Traction Power Supply System Based on PWM Rectifier. Journal of Physics, 2021, Vol. 2136(1), рр. 1–5, doi:10.1088/1742-6596/2136/1/012019.

Attaianese C., Tomasso G. Optimized modulation for PWM rectifiers. IEEE. Power Engineering Society Winter Meeting, 2002, Vol. 2, doi:10.1109/PESW.2002.985219.

Wang B., Tang Y. Research on Fuzzy Control of PWM Rectifier Voltage. 3rd International Conference on Advanced Electronic Materials, Computers and Software Engineering (AEMCSE), 2020, doi:10.1109/AEMCSE 50948.2020.00174.

Teixeira R.D.A., Silva W.L.A., Pessoa G.A.P.D.C.A., Neto J.T.C., Villarreal E.R.L., Salazar A.O., Lock A.S. One Cycle Control of a PWM Rectifier a New Approach. Energies, 2020, Vol. 13 (5523), рр. 1–25, doi:10.3390/en13205523.

Krylov D., Kholod O., Radohuz S. Active rectifier with different control system types. 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), 2020, рр. 273–278, doi: 10.1109/IEPS51250.2020.9263226.

Krylov D. S., Kholod O. I. The efficiency of the active controlled rectifier operation in the mains voltage distortion mode. Electrical Engineering & Electromechanics, 2021, no. 2, pp. 30–35, doi: 10.20998/2074-272X.2021.2.05.

Krylov D., Kholod O. The value influence of the input inductance on the qualitative indicators of the active rectifier operation. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies, 2021, no. 1 (7), pp. 18–23, doi: 10.20998/2413-4295.2021.01.03.

Zhemerov G. G., Tugay D. V. Peretvorennia koordynat zahalnykh vektoriv napruh i strumiv tryfaznoi systemy elektropostachannia [Reconstruction of coordinates of backward vectors along the lines and structures of the three-phase system and electrical power supply]. Kharkiv: KhNUUE nam. O. M. Beketova, 2019, 200 p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-30

Як цитувати

Крилов, Д., & Холод, О. . (2021). Вдосконалення структури векторної системи керування активного керованого випрямляча. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (4 (10), 43–48. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.04.06

Номер

Розділ

Енергетика, машинобудування та технології конструкційних матеріалів