Cинхронизация и симметрирование базовых напряжений силовых электронных преобразователей трансформаторного типа в зоне сверхмодуляции инверторов напряжения

Abstract

УДК 621.314.572

В данной статье рассмотрены особенности синхронного регулирования инверторных блоков двух топологий фотопреобразовательных установок трансформаторного типа на базе двух и трех трехфазных инверторов напряжения, работающих в специфической зоне сверхмодуляции инверторов, характеризующейся повышенными, близкими к максимальным значениям, индексами модуляции инверторов. Показано, что, в случае двухдиапазонной стратегии управления инверторами в режиме сверхмодуляции, модифицированные алгоритмы синхронной векторной модуляции, включающие использование специализированных корректирующих коэффициентов для каждого поддиапазона зоны сверхмодуляции, позволяют обеспечить непрерывную синхронизацию и симметрию базовых форм напряжения на инверторных обмотках силового трансформатора фотопреобразовательных систем на протяжении всей зоны сверхмодуляции инверторов. Результаты моделирования процессов в системах подтверждают факт отсутствия в спектрах базовых напряжений анализируемых фотопреобразовательных устройств гармонических составляющих четного порядка и субгармоник (основной частоты фотопреобразовательных станций) на всем диапазоне двухэтапного регулирования инверторов в зоне сверхмодуляции. Подобное улучшение гармонического состава базовых напряжений приводит к снижению потерь и повышению эффективности функционирования фотопреобразовательных установок на базе инверторов с синхронной модуляцией, что особенно важно для систем повышенной мощности, характеризующихся относительно низкой частотой коммутации вентилей инверторных блоков.

Ключевые слова: трехфазный инвертор напряжения, синхронная широтно-импульсная модуляция, фотопреобразовательная установка, многообмоточный силовой трансформатор, гармонический состав напряжения.

This article discusses the features of the synchronous regulation of inverter blocks of two topologies of the transformer-based photovoltaic installations based on two and three three-phase voltage source inverters operating in a specific over-modulation zone characterized by increased, close to maximum values, modulation indices of inverters. It is shown that, in the case of a two-range inverter control strategy in the over-modulation mode, the modified algorithms of a synchronous pulse-width modulation, including the use of specialized correction coefficients for each sub-range of the over-modulation zone, allowed for the continuous synchronization and symmetry of the basic voltage waveforms on the inverter-side windings of the power transformer of photovoltaic systems throughout the entire inverter over-modulation zone. The results of modeling the processes in the systems confirm the fact of the absence of harmonic components of even-order and subharmonics (of the fundamental frequency of photovoltaic stations) in the spectra of the basic voltages of the analyzed photovoltaic installations over the entire range of two-stage regulation of inverters in the over-modulation zone. Such an improvement in the harmonic composition of the basic voltages leads to a decrease in losses and an increase in the efficiency of the functioning of photovoltaic installations based on inverters with synchronous modulation, which is especially important for high-power systems characterized by a relatively low switching frequency of the power switches of the inverters.

Keywords: three-phase voltage inverter, synchronous pulse-width modulation, photoconverter installation, multi-winding power transformer, harmonic composition of voltage.

Download full-text PDF. 33 downloads

Menu

Vol. 61 (2025), Issue 3, p. 61-70

Cинхронизация и симметрирование базовых напряжений силовых электронных преобразователей трансформаторного типа в зоне сверхмодуляции инверторов напряжения

Abstract