Регулятор переменного напряжения с малым числом ключей и цифровым управлением
Автор: Удовиченко Алексей Вячеславович, Зиновьев Геннадий Степанович, Гришанов Евгений Валерьевич, Жарков Максим Андреевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Преобразовательная техника
Статья в выпуске: 4 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
В работе рассматривается новый трехфазный регулятор переменного напряжения с малым числом ключей. Предлагаемый преобразователь является повышающе-понижающим с синусоидальными входными и выходными токами. Предложена методика расчета токов регулятора переменного напряжения по высшим гармоникам. Получены зависимости коэффициентов гармоник от глубины модуляции, используя метод АДУ, а также произведено сравнение с результатами имитационного моделирования. Оценка качества выходного и входного токов относительно частоты коммутации позволило выбрать оптимальный диапазон частот для экспериментального макета. Рассмотрена и проанализирована цифровая система управления регулятора переменного напряжения с малым числом ключей, которая выполнена на базе микроконтроллера Atmel AVR Atmega. Приведены эпюры токов и напряжений регулятора с цифровой системой управления, полученные в ходе эксперимента.
Повышающе-понижающий регулятор, коммутируемые конденсаторы, маловентильные регуляторы переменного напряжения, прямой метод расчета
Короткий адрес: https://sciup.org/147232711
IDR: 147232711 | УДК: 621.316.722.025 | DOI: 10.14529/power180409
Voltage regulator with a few switches and a digital control system
The paper considers a new three-phase AC voltage regulator with a few switches. The proposed converter is buck-boost with sinusoidal input and output currents. A calculating method of AC voltage regulator currents using the highest harmonics is proposed. Dependences of harmonic coefficients on the modulation depth were obtained using the ADE method, and the results were compared to the simulation results. The evaluation of the output and input currents quality relative to the switching frequency allowed choosing the optimal frequency range for the experimental layout. The digital control system of the AC voltage regulator with a small number of switches, which is based on the Atmel AVR Atmega microcontroller, was reviewed and analyzed. The paper also presents the diagrams of currents and voltages of the regulator with a digital control system obtained during the experiment.
Список литературы Регулятор переменного напряжения с малым числом ключей и цифровым управлением
- Information of Firms Danfoss (Denmark), Emerson (Sweden) etc. Available at: http://www.danfoss.com/, http://www.emerson.com/ (accessed 10.11.2018).
- Шепелин В.Ф., Кальсин В.Н., Донской Н.В., Фёдоров Б.С., Никитин А.С. Тиристорные системы плавного пуска высоковольтных двигателей на базе устройств серии УБПВД // Научно-исследовательские и проектные разработки. Инжиниринг. С. 166-168.
- Ткачук А., Кривовяз В., Копырин В., Силуков А. Тиристорный преобразователь для плавного пуска высоковольтных асинхронных электродвигателей // Силовая электроника. 2007. № 1. C. 54-57.
- Сравнительный анализ вариантов технического решения плавного пуска мощных асинхронных электродвигателей. - http://www.nppsaturn.ru/article.htm (дата обращения: 10.10.2018).
- Divan D., Sastry J., Prasai A., Johal H. Thin AC Converters - A New Approach for Making Existing Grid Assets Smart and Controllable // Proc. PESC 2008, CD, pp. 1695-1701. DOI: 10.1109/PESC.2008.4592186
- Montero-Hernandez O.C., Enjeti P.N. Application of a Boost AC-AC Converter to Compensate for Voltage Sags in Electric Power Distribution Systems // PESC Proc., 2000, vol. 1, pp. 470-475.
- DOI: 10.1109/PESC.2000.878905
- Fedyczak Z., Klutta M., Strzelecki R. Three-Phase AC-AC Semiconductor Transformer Topologies and Applications // Proc. 2nd Conf. PEDC, 2001, pp. 25-38.
- Peng F.Z., Chen L., Zhang F. Simple Topologies of PWM AC-AC Converters // IEEE Power Electronics Letters, 2003, vol. 1, no. 1, pp. 10-13.
- DOI: 10.1109/LPEL.2003.814961
- Floricau D., Dumitrescu M., Popa I., Ivanov S. Basic Topologies of Direct PWM AC Choppers // Annals of the University of Craiova. Electrical Eng. Series, 2006, no. 30b, pp. 141-146.
- Prasai A., Divan D. Dynamic Capacitor-VAR and Harmonic Compensation without Inverters // Proc. EPE, 2011, CD-ROM, file 831.
- Liu Q., Deng Y., He X. A Novel AC-AC Shunt Active Power Filter without Large Energy Storage // EPE, 2011, CD-ROM, file 356.
- Fedyczak Z., Strzelecki R., Sozański K. Review of Three-Phase PWM AC/AC Semiconductor Transformer Topologies and Applications // Proc. Power Electronics Electrical Drives Automation & Motion - SPEEDAM, 2002, pp. B5-19-24.
- Fedyczak Z., Szcześniak P., Kaniewski J. Direct PWM AC Choppers and Frequency Converters // W: Measurements Models Systems and Design, ed. by J. Korbicz. Warszawa: Wydaw. Komunikacji i Łączności, 2007, pp. 393-424. 978-83-206-1644-6
- ISBN: 9788320616446
- Ahmed N.A., Miyatake M., Lee H.W., Nakaoka M. A Novel Circuit Topology of Three-Phase Direct AC-AC PWM Voltage Regulator // Proc. Industry Applications Conference, 41st IAS Annual Meeting, 2006, pp. 2076-2081.
- DOI: 10.1109/IAS.2006.256821
- Petry C.A., Fagundes J.C.S., Barbi I. New AC-AC Converter Topologies // Proc. Industrial Electronics, ISIE '03, 2003, vol. 1, pp. 427-431.
- DOI: 10.1109/ISIE.2003.1267287
- Khan M.M., Rana A., Dong F. Improved AC/AC Choppers-Based Voltage Regulator Designs // IET Power Electronics, 2014, vol. 7, iss. 8, pp. 1989-2000.
- DOI: 10.1049/iet-pel.2013.0699
- Petry C.A., Fagundes J.C., Barbi I. New Direct AC-AC Converters Using Switching Modules Solving the Commutation Problem // IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Montreal, Que, 2006, pp. 864-869.
- DOI: 10.1109/ISIE.2006.295748
- Keyhani H., Toliyat H.A. A Soft-Switched Three-Phase AC-AC Converter with a High-Frequency AC Link // IEEE Transactions on Industry Applications, 2014, vol. 50, no. 4, pp. 2637-2647.
- DOI: 10.1109/TIA.2013.2290834
- Alaei R., Khajehoddin S.A., Xu W. A Bidirectional AC/AC Multilevel Converter // Proc. Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE, 2015, pp. 2610-2615.
- DOI: 10.1109/ECCE.2015.7310026
- Muneshima M., Nishida Y. A Multilevel AC-AC Conversion System and Control Method Using Y-Connected H-Bridge Circuits and Bidirectional Switches // Proc. Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE, 2013, pp. 4008-4013.
- DOI: 10.1109/ECCE.2013.6647232
- Udovichenko A.V., Zinoviev G.S. AC Voltage Regulators with Switched Capacitors // IEEE International Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC), Varna, 2016, pp. 44-49.
- DOI: 10.1109/EPEPEMC.2016.7751972
- Зиновьев Г.С. Повышающе-понижающий регулятор переменного напряжения. Патент РФ № 2580677; опубл. 2014, Бюл. № 10.
- Datasheet Atmega 128. Available at: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2467.pdf (accessed 10.11.2018).
- Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL, 2-е изд., стер. М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005. 560 с.
