Математический анализ и моделирование преобразователя частоты матричного типа с непосредственным управлением по методу пространственно-векторной модуляции
Автор: Мещеряков Виктор Николаевич, Байков Дмитрий Владимирович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Устройства аналоговой и цифровой электроники
Статья в выпуске: 1 т.15, 2015 года.
Бесплатный доступ
Матричные преобразователи частоты на полностью управляемых ключах переменного тока являются одним из перспективных решений в сфере экономии энергии и развития электропривода переменного тока. Возможность рекуперативного торможения позволяет расширить сферу применения частотных преобразователей и улучшить их эксплуатационные характеристики. В работе использованы общие положения теории цепей, методы математического и численного моделирования, линейная алгебра, теория нелинейных и дискретных систем управления и теория цифровой обработки сигналов. Основным методом исследования в данной работе является метод математического моделирования. При обработке результатов исследований широко применялось современное программное обеспечение. Произведен полный математический анализ силовой схемы матричного преобразователя частоты вместе с вычислением коммутационных циклов (алгоритма коммутации) как для низкого коэффициента передачи напряжения (0,5), так и для максимального коэффициента передачи напряжения (0,866). Рассмотрена работа преобразователя частоты матричного типа, представляющего собой комбинацию виртуального активного выпрямителя и виртуального автономного инвертора напряжения с непосредственным управлением по методу пространственно-векторной модуляции. Разработаны имитационные модели такой системы и представлены результаты моделирования в среде MATLAB/Simulink. Представленные результаты исследований показывают, что высокие качественные показатели электропривода с матричным преобразователем частоты, несомненно, открывают для него широкие перспективы. Данный вид преобразователей может с успехом найти применение в машинах двойного питания для ветрогенераторов, на производственных линиях в стальном производстве, на погрузочно-разгрузочных устройствах, лифтах, подъемниках, в стендах обкатки двигателей внутреннего сгорания, а из-за меньших массогабаритных показателей матричный преобразователь частоты может найти применение в тех областях промышленности, где размер и вес преобразователя имеют жизненное значение, а ограничение величины выходного тока некритично, как например в аэро- и космической промышленности. Однако несмотря на все свои преимущества над схемами обычных преобразователей частоты, схемы матричных преобразователей пока не нашли широкого применения ввиду большого количества полупроводниковых приборов и сложных алгоритмов управления.
Матричный преобразователь частоты, пространственно-векторная модуляция, имитационная модель, автономный инвертор напряжения, активный выпрямитель
Короткий адрес: https://sciup.org/147158292
IDR: 147158292 | DOI: 10.14529/power150103
Список литературы Математический анализ и моделирование преобразователя частоты матричного типа с непосредственным управлением по методу пространственно-векторной модуляции
- Виноградов, А.Б. Новые алгоритмы пространственно-векторного управления матричным преобразователем частоты/А.Б. Виноградов//Электричество. -2008. -№ 3. -С. 41-52.
- Аракелян, А.К. Комбинированный алгоритм безопасной коммутации ключей матричного преобразователя/А.К. Аракелян, Н.В. Кокорин//Электричество. -2009. -№ 11. -С. 52-56.
- Gang Li. PWM algorithms for indirect matrix converter/Li Gang//IEEE 7th International Power Electronics and Motion Control Conference -ECCE Asia, June 2-5, 2012. -P. 1713-1717. DOI: DOI: 10.1109/IPEMC.2012.6259094
- Alesina, A. The generalized transformer: a new bi-directional sinusoidal waveform frequency converter with continuous variable adjustable input power factor/A. Alesina, M. Venturini//IEEE PESC’80. -1980. -P. 242-252.
- Venturini, M. A new sinewave in, sinewave out conversion technique which eliminates reactive elements/M. Venturini//Proc. POWERCON’80. -1980. -P. E3/1-E3/15.
- Alesina, A. Analisys and Design of Optimum-Amplitude Nine-Switch Direct AC-AC Converters/A. Alesina, M. Venturini//IEEE Transactions on Power Electronics. -January 1989. -Vol. 4, no. 1. -P. 101-112. DOI: DOI: 10.1109/63.21879
- Asynchronous operation of cycloconverter with improved voltage gain by employing a scalar control algorithm/G. Roy, L. Duguay, S. Manias, G. April//IEEE IAS Conference Record. -1987. -P. 889-898. DOI: DOI: 10.1109/PESC.1988.18273
- Alesina, A. Intrinsic amplitude limits and optimum design of 9-switches direct PWM ac-ac converters/A. Alesina, M. Venturini//IEEE PESC’88. -1988. -Vol. 2P. -1284-1291.
- Виноградов, А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока/А.Б. Виноградов; ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». -Иваново, 2008. -298 с.
