Синхронно регулируемые электронные преобразовательные устройства повышенной мощности на базе инверторов с отсекающими диодами, регулируемых с помощью широтно-импульсной модуляции

Abstract

УДК 621.314.572

Выполнен краткий обзор развития и диссеминации метода синхронной многозонной векторной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) применительно к регулированию инверторов с отсекающими диодами, являющихся основными исполнительными элементами систем мощного регулируемого электропривода переменного тока. Показано, что модифицированные схемы и алгоритмы управления и синхронной многозонной ШИМ инверторов с отсекающими диодами обеспечивают минимизацию величины синхронного напряжения, а также непрерывную синхронизацию и симметрию базовых фазных и линейных напряжений в системах на всем диапазоне регулирования электроприводов на основе модулированных инверторов. В спектре фазного и линейного напряжения систем трехфазного и шестифазного электропривода при этом отсутствуют четные гармоники и субгармоники, что способствует снижению потерь в системах и повышению эффективности их функционирования. Сопоставительным анализом интегральных спектральных характеристик базовых форм напряжения систем регулируемого электропривода на основе ШИМ-инверторов с отсекающими диодами сформулированы рекомендации по рациональному выбору схем и алгоритмов синхронной многозонной модуляции для соответствующих устройств и систем в зависимости от режимов их функционирования.

Ключевые слова: силовая электроника, трехфазный инвертор напряжения, алгоритмы управления и модуляции, регулируемый электропривод переменного тока, спектральный состав фазного и линейного напряжений.

This article provides a brief overview of the development and dissemination of the method of synchronous multi-zone pulse-width modulation (PWM) in relation to the regulation of diode-clamped inverters which are the main executive elements of the medium-power and high-power adjustable speed electric drives. It is shown that the modified schemes and algorithms of synchronous multi-zone PWM, applied for control of diode-clamped inverters, assure providing minimization of the common-mode voltage in systems, as well as continuous synchronization and symmetry of the base phase and linear voltages in drive systems on the base of diode-clamped inverters over the entire control range. There are no even harmonics and subharmonics in the spectra of the phase and line-to-line voltages of three-phase and six-phase drive systems, which helps to reduce losses in systems and increase the efficiency of their operation. As a result of a comparative analysis of the integral spectral characteristics of the main voltage waveforms of adjustable speed drives based on diode-clamped inverters, recommendations are formulated for the rational choice of schemes and algorithms of synchronous multi-zone PWM for the relevant systems and installations, depending on their operating modes.

Keywords: power electronics, three-phase voltage inverter, control and modulation algorithms, adjustable AC electric drive, spectral composition of phase and line voltages.

Download full-text PDF. 168 downloads

Menu

Vol. 59 (2023), Issue 5, p. 90-104

Abstract