DOI: https://doi.org/10.18664/ikszt.v0i4.177089

Аналіз енергоефективності трирівневих автономних інверторів напруги в режимі перемодуляції

О. A. ПЛАХТІЙ, В. П. НЕРУБАЦЬКИЙ, Д. А. ГОРДІЄНКО, В. Р. ЦИБУЛЬНИК

Анотація


У статті запропоновано використання алгоритму перемодуляції в режимі широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) для трирівневого автономного інвертора напруги (АІН), який відносно класичної ШІМ з коефіцієнтом модуляції, рівним одиниці, є виправданим і дозволяє збільшити діапазон регулювання вихідної потужності АІН, знизити динамічні втрати в силових ключах, покращити синусоїдальність вихідного струму, а також знизити коефіцієнт пульсації вхідного струму. Наведено залежності енергетичних показників АІН від коефіцієнта модуляції в режимі перемодуляції. У спеціалізованій програмі MelcoSim від компанії Mitsubishi виконано розрахунок статичних і динамічних втрат в силових ключах автономного інвертора напруги в режимі перемодуляції. Отримано залежності втрат в силових ключах від значення коефіцієнта модуляції.


Ключові слова


автономний інвертор напруги; широтно-імпульсна модуляція; коефіцієнт модуляції; режим перемодуляції; гармоніки; втрати; мережа; потужність; амплітуда; імітаційна модель

Повний текст:

PDF

Посилання


Arcega F. J., Pardina A. Study of harmonics thermal effect in conductors produced by skin effect. IEEE Latin America Transactions. 2014. Vol. 12, Issue 8. P. 1488–1495. DOI: 10.1109/TLA.2014.7014518.

Нерубацький В. П., Плахтій О. А., Кавун В. Є., Машура А. В., Гордієнко Д. А., Цибульник В. Р. Аналіз показників енергоефективності автономних інверторів напруги з різними типами модуляції. Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. 2018. Вип. 180. С. 106–120.

Lazzarin T., Bauer G., Barbi I. A control strategy for parallel operation of single-phase voltage source inverters: analysis, design and experimental results. IEEE Trans. Ind. Electron. 2013. Vol. 60, No. 6. P. 2194–2204.

Kostic D. J., Avramovic Z. Z., Ciric N. T. A new approach to theoretical analysis of harmonic content of PWM waveforms of single- and multiple-frequency modulators. IEEE Transactions on Power Electronics. 2013. Vol. 28, Issue 10. P. 4557–4567. DOI: 10.1109/TPEL.2012.2232309.

Naderi R., Rahmati A. Phase-shifted carrier PWM technique for general cascaded inverters. IEEE Trans. Power Electron. 2008. Vol. 23, No. 3. P. 1257–1269.

Gervasio F., Mastromauro R., Liserre M. Power losses analysis of two-levels and three-levels PWM inverters handling reactive power. 2015 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT). 2015. Р. 1123–1128. DOI: 10.1109/icit.2015.7125248.

Михальський В. М. Засоби підвищення якості електроенергії на вході і виході перетворювачів частот із широтно-імпульсною модуляцією. Київ: Інстит. електродинаміки НАН України, 2013. 340 с.

Zhao G. I., Wang L., Li Q., Chen G. Analyze and compare the efficiency of two-level and three-level inverter in SVPWM. 2014 9th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. 2014. Р. 1954–1958. DOI: 10.1109/iciea.2014.6931488.

Плахтій О. А., Нерубацький В. П., Сушко Д. Л., Кавун В. Є. Зниження динамічних втрат в активному однофазному чотириквадрантному перетворювачі з покращеним алгоритмом гістерезисної модуляції. Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України. 2018. Вип. 51. С. 88–94. DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2018.51.088.

Wu R., Wen J., Wu J., Chen Z., Peng C., Wang Y. Analysis of power losses in voltage source converter with new generation IGBTs. 2012 IEEE International Conference on Computer Science and Automation Engineering (CSAE). 2012. Р. 674–678. DOI:

1109/csae.2012.6272683.

Plakhtii O., Nerubatskyi V. Analyses of energy efficiency of interleaving in active voltage-source rectifier. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). P. 253–258. DOI: https://doi.org/10.1109/IEPS.2018.8559514.

Zhuang X., Rui L., Hui Z., Dianguo X., Zhang C. Control of parallel multiple converters for direct-drive permanent-magnet wind power generation systems. IEEE Trans. Power Electron. 2012. Vol. 27, No. 3. P. 1259–1270.

Плахтий А. А., Нерубацкий В. П., Силантьев А. С. Анализ энергоэффективности активного выпрямителя с улучшенной гистерезисной системой управления. Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. 2017. № 3. С. 10–16.

Васильев Б. Ю., Добуш В. С. Эффективные алгоритмы управления полупроводниковыми преобразователями в асинхронных электродвигателях / Электричество. 2014. № 4. С. 54–61.

Rashid M. H. Power electronics handbook: devices, circuits, and applications handbook 3rd. ed / Elsevier Inc. 2011. 1389 p.

Плахтий А. А., Нерубацкий В. П., Кавун В. Е., Машура А. В. Компенсация высших гармоник входных токов в системах с параллельным включением автономных инверторов. Електротехнічні та комп’ютерні системи. 2018. № 27 (103). С. 65–74. DOI: http://dx.doi.org/10.15276/eltecs.27.103.2018.07

Borrega M., Marroyo L., Gonzalez R., Balda J., Agorreta J. Modeling and control of a master-slave PV inverter with n-paralleled inverters and three-phase three-limb inductors. IEEE Trans. Power Electron. 2013. Vol. 28, No. 6. P. 2842–2855.

Винтрих A., Ульрих Н., Колпаков А. И., Мысак Т. В, Полищук С. И. Анализ динамических потерь мощных IGBT. Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». 2017. № 27. С. 191–196.

Нерубацький В. П., Плахтій О. А., Гладка А. В. Покращення електромагнітної сумісності тягового електропривода змінного струму шляхом застосування 4QS-випрямлячів. Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. 2018. Вип. 178. С. 21–28. DOI: https://doi.org/10.18664/1994-7852.178.2018.138906.

Dias R. A., Lira G. R., Costa E. G., Ferreira R. S., Andrade A. F. Skin effect comparative analysis in electric cables using computational simulations. 2018 Simposio Brasileiro de Sistemas Eletricos (SBSE). 2018. Р. 1–6. DOI: 10.1109/SBSE.2018.8395687.