Аннотация. Проанализирована целесообразность применения многоуровневых инверторов в системах прецизионного сервопривода, обусловленная повышенными требованиями к надежности, точности, диапазону регулирования скорости и момента, а также энергоэффективности подобных систем. Исследованы достоинства и недостатки основных топологий многоуровневых инверторов, а также результаты математического моделирования, полученные в среде MatLab/Simulink. Для сравнения гармонического состава тока, формируемого различными топологиями преобразователей, предлагается использовать коэффициент вариации обобщенного вектора тока статора. Применение многоуровневых топологий инверторов напряжения позволяет расширить диапазон регулирования выходного напряжения, уменьшить влияние мертвого времени, использовать ключи, рассчитанные на меньшее рабочее напряжение, а также улучшить гармонический состав формируемого тока, что непосредственно влияет на снижение пульсаций электромагнитного момента. Результаты исследований позволяют сделать вывод, что применение многоуровневых инверторов в системах прецизионного электропривода имеет преимущества по сравнению с использованием традиционных двухуровневых топологий.

Ключевые слова: многоуровневые инверторы напряжения, пульсации тока, алгоритмы модуляции, коммутационные потери, приборный электропривод

Список литературы:

1. Мильский К., Остриров В. Рациональные схемы преобразователей частоты для мощных синхронных индукторных электроприводов // Электронные компоненты. 2008. № 11. С. 26—31.
2. Лазарев Г. Б. Высоковольтные преобразователи для частотно-регулируемого электропривода. Построение различных схем // Новости электротехники. 2005. № 2(32). С. 30—36.
3. Донской Н., Иванов А., Матисон В., Ушаков И. Многоуровневые автономные инверторы для электропривода и электроэнергетики // Силовая электроника. 2008. № 1. С. 43—46.
4. Карташев Е., Колпаков А. Алгоритмы управления многоуровневыми преобразователями // Силовая электроника. 2009. № 2. С. 57—65.
5. Кумаков Ю. А. Инверторы напряжения со ступенчатой модуляцией и активная фильтрация высших гармоник // Новости электротехники. 2005. № 6(36). С. 27—38.
6. Tomasov V. S., Usoltsev A. A., Vertegel D. A., Strzelecki R. Space vector modulation in multilevel inverters of the servo drives of the trajectory measurements telescopes // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 7. С. 624—634. DOI 10.17586/0021-3454-2017-60-7-624-634.
7. Михеев К. Е., Томасов В. С. Анализ энергетически показателей многоуровневых полупроводниковых преобразователей систем электропривода // Науч.-техн. вестн. ИТМО. 2012. № 1(77). С. 46—53.
8. Томасов В. С., Ловлин С. Ю., Тушев С. А., Смирнов Н. А. Искажение выходного напряжения широтно-импульсного преобразователя прецизионного электропривода // Вестн. ИГЭУ. 2013. № 1. С. 84—87.
9. Воронин И. Интегральный силовой модуль IGBT для трехуровневых инверторов напряжения с повышенной эффективностью преобразования электроэнергии // Силовая электроника. 2013. № 6.
10. Семенов В. В., Стрункин Г. Н., Попов С. А. Потери мощности в инверторах с однополярной и двуполярной широтно-импульсной модуляцией // Электротехника и электроэнергетика. 2007. № 1. С. 25—28.
11. Чаплыгин Е. Е. Спектральное моделирование преобразователей с широтно-импульсной модуляцией. М.: МЭИ, 2009. 56 с.
12. Усольцев А. А. Современный асинхронный электропривод оптико-механических комплексов. СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. 164 с.