Синхронная многозонная модуляция для регулирования силовых электронных преобразовательных систем на базе инверторов напряжения: обзор результатов последних исследований

Abstract

УДК 621.314.572

Проведен обзор результатов исследований последнего времени в области силовой электроники, выполненных и опубликованных преимущественно в 2019–2021 гг. Методологической основой упомянутых работ является альтернативный метод синхронной многозонной векторной модуляции сигналов инверторов напряжения как основных исполнительных устройств систем регулируемого электропривода и систем возобновляемой электроэнергетики. Показано, что модифицированные схемы и алгоритмы синхронной векторной модуляции обеспечивают непрерывную синхронизацию и симметрию базовых форм напряжения на всем диапазоне регулирования упомянутых систем на основе модулированных инверторов. В спектре базовых напряжений систем отсутствуют четные гармоники и субгармоники (основной частоты), что способствует снижению потерь в системах и повышению эффективности их функцио-нирования. На основе сопоставительного анализа интегральных спектральных характеристик фазного напряжения систем сформулированы рекомендации по рациональному выбору схем и алгоритмов синхронной векторной модуляции для соответствующих устройств и систем в зависимости от режимов их функционирования.

Ключевые слова: инвертор напряжения, широтно-импульсная модуляция, регулируемый электропривод переменного тока, фотопреобразовательная система, пятифазный и шестифазный преобразователи, линейное и фазное напряжение, гармонический состав тока и напряжения.

This publication provides a brief overview of the results of recent research works by the author in the field of power electronics, carried out and published mainly in 2019–2021, and awarded with the Premium “Boris Lazarenko” of the Academy of Sciences of Moldova in the field of engineering. The methodological basis of those investigations is an original alternative method of the synchronous multi-zone space-vector modulation of signals of voltage source inverters as the main workhorses of adjustable speed electric drives and renewable energy systems. Therefore, basic strategies, schemes, and algorithms of synchronous multi-zone modulation have been further developed, modernized, modified, and disseminated for the control of novel promising topologies of power conversion systems for variable speed drives and for photovoltaic installations. It is shown that the developed schemes and algorithms of the synchronous space-vector modulation applied for control of inverter-based systems provide continuous synchronization and symmetry of the basic voltage waveforms of systems during the whole control range. It provides minimization of even harmonics and undesirable subharmonics (of the fundamental frequency) in spectra of the basic voltages of systems, leading to reducing the losses in the systems and to increasing their efficiency. Based on a comparative analysis of the integral spectral characteristics of the phase voltage of the systems, recommendations are formulated for the rational choice of schemes and algorithms of the synchronous space-vector modulation for the relevant installations, depending on the modes of their operation.

Keywords: voltage source inverter, pulse-width modulation, adjustable speed ac drive, photovoltaic installation, five-phase and six-phase systems, phase and line-to-line voltage, spectra of voltage and current.

Download full-text PDF. 284 downloads

Menu

Vol. 58 (2022), Issue 5, p. 51-70

Abstract