ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

8
Содержание
том 63 / Август, 2020
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2019-62-4-355-363

УДК 621.341.572

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВЕКТОРНОЙ ШИМ С ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТОЙ МОДУЛЯЦИИ В МНОГОУРОВНЕВЫХ ИНВЕРТОРАХ СИСТЕМ ПРЕЦИЗИОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Томасов В. С.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; доцент, директор научно-производственного центра «Прецизионная электромеханика»


Усольцев А. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; доцент


Денисов К. М.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; заместитель директора научно-производственного центра «Прецизионная электромеханика»


Вертегел Д. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; аспирант


Читать статью полностью 

Аннотация. С помощью математической модели пятиуровневого инвертора исследованы пульсации вектора тока нагрузки при различных алгоритмах управления инвертором. Показано, что требуется учет особенностей пространственно-векторной модуляции при разработке алгоритмов управления, обеспечивающих минимизацию пульсаций тока в широком диапазоне регулирования выходного напряжения. Отмечен присущий этому способу модуляции недостаток, заключающийся в скачкообразном изменении величины пульсаций тока при переходе с одного уровня модуляции на другой, что может приводить к резонансным явлениям в приборном приводе. Показано, что изменение уровня пульсаций свойственно для всех алгоритмов модуляции, но при синусоидальной ШИМ и ШИМ с предмодуляцией третьей гармоникой они существенно меньше и не имеют скачкообразного характера. Показано, что при переменной частоте модуляции в функции индекса выходного напряжения существенно снижается размах вариации пульсаций вектора тока и обеспечивается практически одинаковое их среднее значение во всем диапазоне регулирования выходного напряжения при всех алгоритмах модуляции. Это позволяет рассматривать пространственно-векторную модуляцию как альтернативу синусоидальной ШИМ и ШИМ с предмодуляцией третьей гармоникой в широком диапазоне регулирования на-пряжения. Исследовано влияние мертвого времени на зону нечувствительности регулировочной характеристики инвертора и, как следствие, на диапазон регу-лирование скорости вращения электропривода. Показано, что увеличение числа уровней практически пропорционально уменьшает зону нечувствительности и расширяет диапазон регулирования.
Ключевые слова: многоуровневый инвертор напряжения, пульсации тока, алгоритмы модуляции, приборный электропривод переменного тока

Список литературы:
  1. Томасов В. С., Усольцев А. А., Вертегел Д. А. Проблемы и особенности использования многоуровневых инверторов в системах прецизионного сервопривода // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61, № 12. С. 1052—1059.
  2. Мильский К., Остриров В. Рациональные схемы преобразователей частоты для мощных синхронных индукторных электроприводов // Электронные компоненты. 2008. № 11. С. 26—31.
  3. Лазарев Г. Б. Высоковольтные преобразователи для частотно-регулируемого электропривода. Построение различных схем // Новости электротехники. 2005. № 2(32). С. 30—36.
  4. Донской Н., Иванов А., Матисон В., Ушаков И. Многоуровневые автономные инверторы для электропривода и электроэнергетики // Силовая электроника. 2008. № 1. С. 43—46.
  5. Карташев Е., Колпаков А. Алгоритмы управления многоуровневыми преобразователями // Силовая электроника. 2009. № 2. С. 57—65.
  6. Кумаков Ю. А. Инверторы напряжения со ступенчатой модуляцией и активная фильтрация высших гармоник // Новости электротехники. 2005. № 6(36). С. 27—38.
  7. 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.
  8. Zolov P., Poliakov N., Tomasov V., Usoltsev A. Perspectives and Peculiarities of Space Vector Modulation Implementation in Precision Electric Drives with Induction and Synchronous Machines // 10th Intern. Conf. on Electrical Power Drive Systems, ICEPDS 2018. P. 90—98.
  9. Михеев К. Е., Томасов В. С. Анализ энергетически показателей многоуровневых полупроводниковых преобразователей систем электропривода // Науч.-техн. вестн. ИТМО. 2012. № 1(77). С. 46—53.
  10. 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.
  11. 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.
  12. Seyed Saeed Fazel. Investigation and Comparison of Multi-Level Converters for Medium Voltage Applications. Technische Universität Berlin, LAP LAMBERT Academic Publishing, 2010.
  13. Чаплыгин Е. Е. Спектральное моделирование преобразователей с широтно-импульсной модуляцией. М.: МЭИ, 2009. 56 с.
  14. Усольцев А. А. Современный асинхронный электропривод оптико-механических комплексов. СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. 164 с.