Науковий вісник НГУ

Аналіз енергоефективності дворівневих автономних інверторів напруги в режимі перемодуляції

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Електротехнічні комплекси та системи

Останнє оновлення: 01 вересня 2019

Опубліковано: 20 серпня 2019

Перегляди: 2651

Authors:

О. А. Плахтій, Кандидат технічних наук, orcid.org/0000-0002-1535-8991, Конструкторське бюро ТОВ „ВО ОВЕН“, м. Харків, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. П. Нерубацький, Кандидат технічних наук, orcid.org/0000-0002-4309-601X, Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д. А. Гордієнко, orcid.org/0000-0002-0347-5656, ПрАТ „ЕЛАКС“, м. Харків, Україна, e-mail: D. Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. Р. Цибульник, orcid.org/0000-0002-9895-6662, Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Abstract:

Мета. Підвищення вихідної потужності й забезпечення максимальної синусоїдальності вихідного струму у дворівневому автономному інверторі напруги шляхом реалізації режиму перемодуляції.

Методика. Імітаційне моделювання в середовищі Matlab/Simulink автономного інвертора напруги в режимі перемодуляції. Математичний апарат Фур’є-аналізу спектра вихідного струму.

Результати. Моделювання автономного інвертора напруги в режимі перемодуляції дозволило отримати ряд залежностей:

- залежність вихідної потужності від коефіцієнта модуляції;

- залежності коефіцієнтів гармонічних спотворень вихідного струму й вихідної напруги від коефіцієнта модуляції;

- залежність коефіцієнта гармонічних спотворень вхідного струму від коефіцієнта модуляції.

Наукова новизна. Встановлено, що режим перемодуляції в автономному інверторі напруги дозволяє у значній мірі підвищити вихідну потужність і поліпшити синусоїдальність вихідної напруги та вихідного струму. Встановлено, що залежність коефіцієнта гармонічних спотворень вихідного струму має екстремум, що зумовлює точку максимальної синусоїдальності.

Практична значимість. Застосування режиму перемодуляції у дворівневому автономному інверторі напруги дозволить забезпечити максимальну синусоїдальність вихідного струму й мінімізувати додаткові втрати в навантаженні від вищих гармонік. Крім цього, режим перемодуляції дозволить значно знизити рівень емісії вищих гармонік струму в мережу живлення. Практичне застосування режиму перемодуляції здійснено в перетворювачах частоти ТОВ „ВО ОВЕН“.

References.

1. Petrenko, A.N., Tanyansky, V.I., & Petrenko, N.Ya. (2012). Additional power losses of a frequency-controlled asynchronous motor from higher voltage harmonics. Electrical Engineering and Electromechanics, (5), 34-35.

2. Kazakov, Yu.B., & Shvetsov, N.K. (2015). Calculated analysis of losses in steel of asynchronous motors when powered by frequency converters with non-sinusoidal output voltage. Messenger IHEU, 5, 1-5.

3. Plakhtii, O., Nerubatskyi, V., Ryshchenko, I., Zinchenko, O.,Tykhonravov, S.,& Hordiienko, D. (2019). Determining additional power losses in the electricity supply systems due to current’s higher harmonics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(8(97)), 6-13. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.155672.

4. Arcega, F.J., & Pardina, A. (2014). Study of harmonics thermal effect in conductors produced by skin effect, IEEE Latin America Transactions, 12(8), 1488-1495. DOI: 10.1109/TLA.2014.7014518.

5. Vasil’ev, B.Yu., & Dobush, V.S. (2014). Effective сontrol algorithms semiconductor converters in asynchronous electric drive. Electrical Technology, (4), 54-61.

6. Michalsky, V.М. (2013). Means for improving the quality of electricity at the input and output of frequency converters with pulse-width modulation: monograph. Kyiv: Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine.

7. Nerubatskyi, V.P., Plakhtii, O.A., Kavun, V.E., Mashura, A.V., Hordiienko, D.A., & Tsybulnyk, V.R. (2018). Analysis of indices of energy efficiency of autonomous voltage inverters with various modulation types. Collection of Scientific Works of the Ukrainian State University of Railway Transport, 180, 106-120.

8. Kolosov, V., & Vasechko, E. (2017). Formation of quasi-sinusoidal voltage in bridge inverters. Vestnik NTU “HPI”, 27(1249), 318-323. DOI: 10.20998/2413-4295.2018.26.14.

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

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

11. Blahnik, V., & Talla, J. (2016). Single-phase synchronization for traction active rectifier. In 2016 International Conference on Applied Electronics (AE). DOI: 10.1109/ae.2016.7577233.

12. Vasil’ev, B.Yu. (2015). Providing overmodulation mode and increasing energy conversion efficiency in autonomous power inverters of electric drives. Electricity, (6), 47-55.

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

14. Borrega, M., Marroyo, L., Gonzalez, R., Balda, J., & Agorreta, J.L. (2013). Modeling and control of a master-slave PV inverter with n-paralleled inverters and three-phase three-limb inductors. IEEE Transactions on Power Electronics, 28(6), 2842-2855. DOI: 10.1109/TPEL.2012.2220859.

15. Fomin, O.V., Lovska, A.O., Plakhtii, O.A., & Nerubatskyi, V.P. (2017). The influence of implementation of circular pipes in load-bearing structures of bodies of freight cars on their physico-mechanical properties. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6(162), 89-96.

16. Zhemerov, G.G., Tugay, D.V., & Titarenko, I.G. (2013). Simulation of AC drives system comprising multilevel inverter. Electrical еngineeringand еlectromechanics, (2), 40-47.

17. Lazzarin, T., Bauer, G., & Barbi, I. (2013). A control strategy for parallel operation of single-phase voltage source inverters: analysis, design and experimental results. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60(6), 2194-2204. DOI: 10.1109/TIE.2012.2193856.

18. Wei, L., Jankovic, Z., Patel, Y. P., & Hu, J. (2016). Single phase precharge control method for active front end rectifier. In 2016 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). DOI: 10.1109/ecce.2016.7855436.

 повний текст / full article

• < Попередня