Оценка эффективности неполнофазных алгоритмов широтно-импульсной модуляции в системе преобразователь-электродвигатель

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Оценка эффективности неполнофазных алгоритмов широтно-импульсной модуляции трехфазных напряжений при частотном управлении электроприводами по критерию интегральной дисперсии тока в нагрузке.

Материалы и методы. Для исследования процессов широтно-импульсной модуляции при частотном управлении электроприводами в системе преобразователь–электродвигатель использованы методы теории электрических цепей; предложенные алгоритмы иллюстрируются рисунками и могут быть реализованы в программной среде матричной лаборатории.

Результаты. Рассмотрен процесс широтно-импульсной модуляции в системе преобразователь–электродвигатель. Показано, что что для минимизации числа коммутаций ключей преобразователя частоты целесообразно применение неполнофазных алгоритмов широтно-импульсной модуляции. Проанализированы выражения для локальной дисперсии межфазного тока при однофазной и двухфазной модуляции. Получено выражение для локальной дисперсии тока в нагрузке трехфазной мостовой цепи. Введено понятие и получено выражение для интегральной дисперсии тока в трехфазной нагрузке. Предложены показатели оценки эффективности алгоритмов неполнофазной широтно-импульсной модуляции. Построены графики коэффициента эффективности, характеризующие неполнофазную широтно-импульсную модуляцию с минимальным числом коммутаций ключевых элементов в функции коэффициента амплитуды и в функции относительной частоты модуляции.

Заключение. Результаты могут быть использованы при разработке алгоритмов управления преобразователями частоты в системах асинхронного электропривода.

Об авторах

Александр Васильевич Саушев

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова

Автор, ответственный за переписку.
Email: saushev@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-2657-9500
SPIN-код: 9692-8603

доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и электрооборудования береговых установок»

Россия, Санкт-Петербург

Игорь Владимирович Белоусов

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова

Email: igor5.spb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9754-1318
SPIN-код: 9055-5945

доцент кафедры «Электропривод и электрооборудования береговых установок»

Россия, Санкт-Петербург

Вениамин Францевич Самосейко

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова

Email: samoseyko@mail.ru
SPIN-код: 5813-4505

профессор кафедры «Электропривод и электрооборудования береговых установок»

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Hava AM, Çetin NO. A Generalized Scalar PWM Approach with Easy Implementation Features for Three-Phase, Three-Wire Voltage-Source Inverters. IEEE Transactions on Power Electronics. 2010;26(5):1385–1395. doi: 10.1109/TPEL.2010.2081689
  2. Mao X, Ayyanar R, Krishnamurthy HK. Optimal variable switching frequency scheme for reducing switching loss in single-phase inverters based on time-domain ripple analysis. IEEE Transactions on Power Electronics. 2009;24(4):991–1001. doi: 10.1109/TPEL.2008.2009635
  3. Klimov V. Chastotno-energeticheskie parametry shim-invertorov sistem bespereboinogo pitaniya. Silovaya elektronika. 2009;22:66–71. (In Russ.) [cited: 09.03.2023] Available from: https://power-e.ru/wp-content/uploads/2009_4_66.pdf
  4. Madhavi R, Harinath C. Investigation of various space vector pwm techniques for inverter. International Journal of Engineering Research and Management (IJERM). 2014;1(7):162–165. [cited: 09.03.2023] Available from: https://www.ijerm.com/download_data/IJERM0110071.pdf
  5. Dmitriev BF, Galushin SYa, Likhomanov AM, Rozov AYu. Trekhfaznaya sinusoidal’naya modifitsirovannaya shirotno-impul’snaya modulyatsiya pervogo roda v avtonomnykh invertorakh. Morskoi vestnik. 2017;1(61):69–72. (In Russ.) [cited: 09.03.2023] Available from: http://morvest.ru/Full%20articles/MV-61_to%20Web.pdf
  6. Gus’kov VO, Lavin AV. Sravnitel’nyi analiz matematicheskikh opisanii i metodov shirotno-impul’snoi modulyatsii. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Morskaya tekhnika i tekhnologiya. 2023;3:74–81. (In Russ.). doi: 10.24143/2073-1574-2023-3-74-81
  7. Belousov IV, Samoseiko VF, Saushev AV. Optimal pulse width modulation in the electric drive control system. Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S O Makarova. 2022;14(3):463–71. (In Russ.). doi: 10.21821/2309-5180-2022-14-3-463-471
  8. Hava AM, Kerkman RJ, Lipo TA. A High Performance Generalized Discontinuous PWM Algorithm. IEEE Transactions on Industry applications. 1998;34(5): 1059–1071. doi: 10.1109/28.720446
  9. Bakhovtsev IA, Zinoviev GS. Generalized analysis of the output energy of multiphase multilevel voltage inverters with pulse-width modulation. Electricity. 2016;4:26–33. [cited: 09.03.2023] Available from: https://elibrary.ru/download/elibrary_26159419_45377023.pdf
  10. Chaplygin EE, Khukhtikov SV. Pulse width modulation with passive phase in three-phase voltage inverters. Electricity. 2011;5:53–61. [cited: 09.03.2023] Available from: https://elibrary.ru/download/elibrary_16225936_79381081.pdf
  11. Hava AM, Çetin NO. A Generalized Scalar PWM Approach with Easy Implementation Features for Three-Phase, Three-Wire Voltage-Source Inverters. IEEE Transactions on Power Electronics. 2011;26(5):1385–1395. doi: 10.1109/TPEL.2010.2081689
  12. Tan G, Deng Q, Liu Z. An optimized SVPWM strategy for five-level active NPC (5L-ANPC) converter. IEEE Transactions on power electronics. 2013;29(1): 386–395. doi: 10.1109/TPEL.2013.2248172
  13. Nayeemuddin M, Rao C. Space Vector Based High Performance Discontinuous Pulse Width Modulation Algorithms for VSI Fed AC Drive. Innovative Systems Design and Engineering (IJSR). 2016;5(7):203–208. [cited: 09.03.2023] Available from: https://www.ijsr.net/archive/v5i7/NOV164785.pdf
  14. Saushev AV, Belousov IV, Bova EV, Rumyantsev AY. Incomplete-phase algorithms for pulse-width modulation of three-phase voltages in frequency control systems of electric drives. Modern Transportation Systems and Technologies. 2024;10(2):231–246. doi: 10.17816/transsyst628299
  15. Belousov IV, Samoseiko VF, Saushev AV. Evaluation of filtering properties of asynchronous electric drive with pulse width modulation. Assessment of filtering properties of asynchronous electric drive with pulse width modulation. E3S Web of Conferences. 2022;363:1–8. doi: 10.1051/e3sconf/202236301025

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Иллюстрация широтно-импульсной модуляции напряжения

Скачать (84KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Графики коэффициента эффективности алгоритмов с минимальным числом коммутаций ключей в функции: a) коэффициента амплитуды; b) относительной частоты модуляции

Скачать (147KB)
Метаданные

© Саушев А.В., Белоусов И.В., Самосейко В.Ф., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).