Алгоритм смены шаблонов углов переключений ключей трёхуровневого преобразователя при широтно-импульсной модуляции с удалением выделенных гармоник
Автор: Цзин Тао, Радионов Андрей Александрович, Маклаков Александр Сергеевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Преобразовательная техника
Статья в выпуске: 2 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
Предложен алгоритм смены шаблонов углов переключений ключей трёхуровневого преобразователя при широтно-импульсной модуляции с удалением выделенных гармоник. Алгоритм позволяет осуществить выбор необходимого шаблона углов переключений в зависимости от изменения частоты выходного напряжения преобразователя. Решена задача смены шаблонов углов переключений ШИМ с удалением выделенных гармоник при не более одной коммутации полупроводниковых модулей преобразователя. Подробно рассмотрены структурная схема и блок-диаграмма предложенного алгоритма. Представлены результаты моделирования, подтверждающие работоспособность алгоритма и демонстрирующие формирование переменной частоты выходного напряжения трёхуровневого преобразователя и смены шаблонов углов переключений без бросков и колебаний тока во время переключений. Реализованный алгоритм может быть легко адаптирован под задачи смены других методов широтно-импульсной модуляции.
Преобразовательная техника, широтно-импульсная модуляция, удаление выделенных гармоник, шаблон углов переключений, трёхуровневый преобразователь
Короткий адрес: https://sciup.org/147234058
IDR: 147234058 | УДК: 621.314.5 | DOI: 10.14529/power200209
Switching pattern transition algorithm for a three-level converter using pulse-width modulation for selective harmonic elimination
The paper proposes a switching pattern transition algorithm for a three-level converter using pulse-width modulation for selective harmonic elimination. The algorithm enables the user to select the required switching pattern depending on the output voltage frequency of the converter. The paper solves the problem of enabling a transition between switching patterns while limited to a single switching of the semiconductor converter modules. It details the flowchart of the algorithm. The paper further presents the simulation results that prove the algorithm functional and show the generation of variable-frequency voltage by the three-level converter coupled with transition between switching patterns without any current inrush or fluctuations during such transitions. The implemented algorithm can be easily adapted to the transition problems associated with other pulse-width modulation methods.
Список литературы Алгоритм смены шаблонов углов переключений ключей трёхуровневого преобразователя при широтно-импульсной модуляции с удалением выделенных гармоник
- Радионов, А.А. Применение метода роя частиц для определения углов переключения в алгоритме широтно-импульсной модуляции с удалением выделенных гармоник /А.А. Радионов, А.С. Маклаков, Т. Цзин // Электротехнические системы и комплексы. - 2019. - № 1 (42). - С. 38-44. DOI: 10.18503/2311-8318-2019-1 (42)-38-44
- Храмшин, Т.Р. Оценка методов широтно-импульсной модуляции напряжения активных выпрямителей прокатных станов / Т.Р. Храмшин, Д. С. Крубцов, Г.П. Корнилов //Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2013. - № 2. - С. 48-52. DOI: 10.24892/rijie/20130207
- Маклаков, А. С. Исследование векторной ШИМ с различными таблицами переключения силовых ключей трехуровневого преобразователя /А.С. Маклаков, А.А. Радионов /Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 2, № 1. - С. 30-37. DOI: 10.24892/rijee/20150105
- Радионов, А.А. Трехуровневый активный двунаправленный преобразователь частоты в составе реверсивных электроприводов среднего напряжения: современное состояние и способы управления / А.А. Радионов, А.С. Маклаков // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2015. -№ 6 (542). - С. 80-87. DOI: 10.17213/0136-3360-2015-6-80-87
- Маклаков, А. С. Энергоэффективное управление двунаправленным преобразователем частоты в составе электропривода ветрогенератора /А.С. Маклаков, А.А. Радионов /Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 2, № 4. - С. 21-26. DOI: 10.24892/rijee/20150403
- Храмшин, Т.Р. Математическая модель силовой схемы мощного СТАТКОМа / Т.Р. Храмшин, И.Р. Абдулвелеев, Г.П. Корнилов // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 2, № 1. - С. 38-46.
- Храмшин, Т.Р. Математическая модель силовой схемы главных электроприводов прокатных станов. / Т.Р. Храмшин, Д.С. Крубцов, Г.П. Корнилов // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2014. - Вып. 1, № 1. - С. 3-7.
- Melicio, R. Comparative study of power converter topologies and control strategies for the harmonic performance of variable-speed wind turbine generator systems / R. Melicio, V.M.F. Mendes, J.P.S. Catalao // Energy. -2011. - No. 36. - P. 520-529. DOI: 10.1016/j.energy.2010.10.012
- Храмшин, Т.Р. Методы широтно-импульсной модуляции мощных активных выпрямителей при несимметрии напряжения / Т.Р. Храмшин, Д.С. Крубцов, Г.П. Корнилов //Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2014. - № 4. - С. 7-13. DOI: 10.24892/rijie/20140402
- Храмшин, Т.Р. Математическая модель активного выпрямителя в несимметричных режимах работы / Т.Р. Храмшин, Д.С. Крубцов, Г.П. Корнилов // Электротехника: сетевой электронный научный журнал. - 2014. - Т. 1, № 2. - С. 3-9.
- Turnbull. F.G. Selected harmonic reduction in static DC-AC inverters / F.G. Turnbull // IEEE Trans. Commun. Electron. - 1964. -Vol. 83. no. 73. - P. 374-378. DOI: 10.1109/tcome.1964.6541241
- Patel. H.S. Generalized Techniques of Harmonic Elimination and Voltage Control in Thyristor Inverters: Part I-Harmonic Elimination / H.S. Patel. R.G. Hoft //IEEE Transactions on Industry Applications. - 1973. -Vol. IA-9. no. 3. - P. 310-317. DOI: 10.1109/tia.1973.349908
- Patel. H.S. Generalized Techniques of Harmonic Elimination and Voltage Control in Thyristor Inverters: Part II-Voltage Control Techniques / H.S. Patel. R.G. Hoft // IEEE Transactions on Industry Applications. - 1974. -Vol. IA-10. no. 5. - P. 666-673. DOI: 10.1109/tia.1974.349239
- Fei. W.M. A generalized formulation of quarter-wave symmetry SHE-PWM problems for multilevel inverters / W.M. Fei. X.B. Ruan. B. Wu //IEEE Trans. Power Electron. - 2009. - Vol. 24. no. 7. - P. 1758-1766. DOI: 10.1109/tpel.2009.2018094
- Yang. K. Unified Selective Harmonic Elimination for Multilevel Converters / K. Yang et al. // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2017. - Vol. 32. no. 2. - P. 1579-1590. DOI: 10.1109/tpel.2016.2548080
- Fei. W. Solving the SHEPWM nonlinear equations for three-level voltage inverters based on computed initial values / W. Fei. Y. Zhang. X. Ruan //Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf. Expo. - 2007. - P. 1084-1088. DOI: 10.1109/apex. 2007.35 7650
- Ozpineci. B. Chiasson Harmonic optimization of multilevel inverters using genetic algorithms / B. Ozpineci. L.M. Tolbert. J.N. Chiasson //IEEE Power Electronics Letters. - 2005. - Vol. 3. no. 3. - P. 92-95. DOI: 10.1109/lpel.2005.856713
- Jing. T. Research on Selective Harmonic Elimination Technique based on Particle Swarm Optimization / T. Jing. A.S. Maklakov. O.A. Gasiyarova // 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). Saint Petersburg and Moscow. Russia. - 2019. - P. 694-700. DOI: 10.1109/eiconrus.2019.8656834
- Hybrid PWM Scheme for the Grid Inverter / Y. Zhang. D. Xu. C. Yan. S. Zou // IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics. - 2015. - Vol. 3. no. 4. - P. 1151-1159. DOI: 10.1109/jestpe. 2015.2451159
- The smooth transition research of different PWM modulations for vector control of induction motor in medium voltage high power / Y. Wang, X. Wen, X. Guo et al. // International Conference on Electrical Machines and Systems, Beijing. - 2011. - P. 1-5. DOI: 10.1109/icems.2011.6073517
