АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ МНОГОУРОВНЕВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ (монография)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Ивановский государственный энергетический

университет имени В.И. Ленина»

 

 

А.Б. ВИНОГРАДОВ, А.А. КОРОТКОВ

 

АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ МНОГОУРОВНЕВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

 

 

Иваново 2018

 

УДК 621.314.26:621.372.632

В49

 

     Виноградов А.Б, Коротков А.А. Алгоритмы управления высоковольтным многоуровневым преобразователем частоты / ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2018. – 184 с.

ISBN

               

      Монография посвящена разработке, исследованию и практической реализации алгоритмов управления многоуровневым каскадным преобразователем частоты для высоковольтного электропривода.

     Предложен алгоритм векторной ШИМ каскадного преобразователя с функциями компенсации небаланса и шунтирования ячеек. Выполнен сравнительный анализ векторного и синусоидального алгоритмов ШИМ, предложена методика определения оптимальной частоты модуляции.

    Предназначено для специалистов и научных сотрудников, занимающихся в области систем управления высоковольтным преобразователем частоты, а также для студентов и магистрантов, обучающихся по направлению «Электроэнергетика и электротехника», профиль подготовки «Электропривод и автоматика».

      Табл. 16. Ил. 112. Библиогр.: 51 назв.

 

      Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

 

НАУЧНЫЙ РЕДАКТОР

А.Р. Колганов

 

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

канд. техн. наук, начальник лаборатории испытаний

Р.В. Родионов (НИПТИЭМ)

 

канд. техн. наук, доц. кафедры «Электротехника и электроэнергетика»

В.И. Афонин (ВлГУ)

 

ISBN

© А.Б. Виноградов,

А.А. Коротков, 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………….

5

1. Анализ топологии и методов управления высоковольтными многоуровневыми преобразователями частоты……….

8

1.1. Топология и принципы построения высоковольтных преобразователей…………………………………………………...…

8

1.2. Анализ методов формирования ШИМ многоуровневого каскадного преобразователя……………………………………...

19

1.2.1. Алгоритмы синусоидальной ШИМ……………………

21

1.2.2. Алгоритмы векторной ШИМ…………………………..

27

1.3. Анализ терминологии………………………………………...

44

1.3.1. Классификация векторов и треугольников диаграммы напряжений………………………………………………...

45

1.3.2. Ячейка и её состояния………………………………….

47

2. Разработка алгоритма управления многоуровневым каскадным преобразователем в рамках векторной стратегии ШИМ………………………………………………………………...

49

2.1. Закон модуляции векторной ШИМ…………………………

49

2.2. Синтез алгоритма коммутации………………………………

50

2.3. Алгоритм распределения коммутаций по ячейкам………...

62

2.4. Небаланс напряжений ячеек…………………………………

67

2.4.1. Векторное формирование ШИМ с модулем компенсации небаланса……………………………………………….

68

2.4.2. Алгоритм компенсации небаланса напряжений……...

70

2.4.3. Коррекция в режиме ограничения компенсации……..

76

2.4.4. Результаты моделирования…………………………….

79

2.5. Шунтирование ячеек многоуровневого каскадного преобразователя………………………………………………………….

84

2.5.1. Режимы функционирования ячеек

85

2.5.2. Векторное формирование ШИМ с модулем шунтирования ячеек………………………………………………….

87

2.5.3. Результаты моделирования…………………………….

93

3. Сравнительный анализ алгоритмов формирования ШИМ многоуровневого каскадного преобразователя………….…….

99

3.1. Цифровая модель высоковольтного электропривода……...

99

3.2. Потери мощности в системе «ВПЧ-АД»……………………

104

3.2.1. Дополнительные потери от высших гармоник……….

107

3.2.2. Критерий оценки дополнительных потерь в обмотках двигателя……………………………………………………….

108

3.2.3. Потери в силовых IGBT модулях……………………..

110

3.3. Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения………………………………………………………...

114

3.4. Результаты моделирования. Методика поиска оптимальной частоты ШИМ………………………………………………...

116

4. Моделирование и экспериментальное исследование        частотно-регулируемого электропривода с многоуровневым каскадным преобразователем……………………………………

127

4.1. Внутренняя организация каскадного ВМПЧ и алгоритмы взаимодействия его элементов…………………………………...

127

4.2. Практические вопросы реализации алгоритмов ШИМ каскадной структуры ВМПЧ…………………………………………

131

4.3. Первичная компенсация небаланса напряжений ячеек……

136

4.4. Уточнённая модель высоковольтного частотно-регулируемого привода…………………………………………...

142

4.5. Технологический критерий как показатель работоспособности привода……………………………………………………...

145

4.6. Испытание опытного образца каскадного ВМПЧ на низком напряжении…………………………………………………...

150

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………..

154

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………...

157

ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………..

162

( скачать книгу в формате PDF (3,9 Мб) )