Волков Александр Геннадьевич,
Зиновьев Геннадий Степанович
Аннотация
В данной работе рассматривается алгоритм преобразования сигналов управления, в котором используются ранее сгенерированные сигналы управления инвертором напряжения, для дальнейшего управления инвертором тока или многозонным инвертором тока. Наиболее распространенной топологией инверторов для систем генерирования электрической энергии переменного тока является трехфазный инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Однако в связи с характером топологии данный тип преобразователя имеет свои недостатки, такие как высокие значения dv/dt и di/dt, наличие электролитического конденсатора, имеющего ограничения по сроку службы и предельно допустимой температуре, а также плохую защиту от аварийных токов при коротком замыкании в нагрузке. Альтернативной топологией инвертору напряжения является инвертор тока. Он имеет преимущества по ограничению аварийных токов при коротком замыкании на стороне потребителя, вследствие питания от источника тока, надежный узел аккумулирования энергии звена постоянного тока и возможность повышения выходного напряжения. Получены аналитические соотношения, которые связывают состояния ключей инвертора напряжения и инвертора тока, и разработана логическая схема, определяющая моменты времени, когда должны быть применены необходимые нулевые состояния для минимизации частоты переключения силовых ключей и потерь на их переключения. Результаты исследований подтверждены имитационным моделированием системы управления в программном обеспечении компьютерного моделирования силовых схем PowerSIM, а также экспериментальными исследованиями инвертора тока с использованием микропроцессорной системы управления на базе программируемой логической интегральной схемы.
Ключевые слова: инвертор тока, инвертор напряжения, алгоритм управления, программируемая логическая интегральная схема, алгоритм преобразования управления.
Авторы:
Волков Александр Геннадьевич
младший научный сотрудник кафедры электроники и электротехники Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: автономные системы генерирования, многозонные электронные конверторы. Опубликовано 25 научных работ. (Адрес: 630073, Россия,
Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. Email: _bismark_@mail.ru)
Зиновьев Геннадий Степанович
д-р техн. наук, профессор кафедры электроники и электротехники Новосибирского государственного технического университета. Область научных интересов: силовые полупроводниковые преобразователи. Опубликовано более 300 научных работ. (Адрес: 630073, Российская Федерация, Новосибирск, пр. К.Маркса, 20. Email: genstep@mail.ru).
Список литературы
- Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. – 672 с.
- Analysis of electromagnetic processes in the three phase multizone current source inverter / A. Volkov, G. Zinoviev, D. Makarov, A. Shtein, M. Balagurov, A. Sidorov // The 15th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM 2014), Novosibirsk, 30 June – 4 July 2014. – Novosibirsk, 2014. – P. 415–418. – doi: 10.1109/EDM.2014.6882561.
- Hombu M., Ueda S., Ueda A. A current source GTO inverter with sinusoidal output voltage and current // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1985. – Vol. 21, N 2. – P. 1192–1198. – doi: 10.1109/TIA.1985.349523.
- Hombu M., Ueda S., Ueda A. A current source GTO inverter with sinusoidal input and outputs // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1987. – Vol. 23, N 2. – P. 247–255. – doi: 10.1109/TIA.1987.4504899.
- Nonaka S., Neba Y. New GTO current source inverter with pulsewidth modulation control techniques // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1986. – Vol. 22, N 4. – P. 666–672. – doi: 10.1109/TIA.1986.4504776.
- Nonaka S., Neba Y. A PWM GTO current source converter-inverter system with sinusoidal inputs and outputs // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1989. – Vol. 25, N 1. – P. 76–85. – doi: 10.1109/28.18872.
- A current source PWM inverter with actively commutated SCR’s / A. Bendre, I. Wallace, J. Nord, G. Venkataramanan // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2002. – Vol. 17, N 4. – P. 461–468. – doi: 10.1109/TPEL.2002.800999.
- Multilevel current source inverter topologies based on the duality principle / J. Bao, W. Bao, S. Wang, Z. Zhang // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2004. – Vol. 17, N 4. – P. 322–326. – doi: 10.1109/APEC.2010.5433367.
- Boost current multilevel inverter and its application on single phase grid connected photovoltaic system / P.G. Barbosa, H.A.C. Braga, M.C. Barbosa, E.C. Teixeria // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2006. – Vol. 21, N 4. – P. 1116–1124. – doi: 10.1109/TPEL.2006.876784.
- Li R., Chung H.S., Chan T.K.M. An active modulation technique for single-phase grid connected CSI // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2007. – Vol. 22. – P. 1373–1380. – doi: 10.1109/TPEL.2007.900488.
- Klumpner C., Blaajerg F. Using reverse blocking IGBTs in power converters for adjustable-speed drives // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2006. – Vol. 42, N 3. – P. 807–816. – doi: 10.1109/TIA.2006.872956.
- Joos G., Moschopoulos G., Ziogas P.D. A high performance current source inverter // IEEE Transactions on Power Electronics. – 1993. – Vol. 8, N 4. – P. 571–579. – doi: 10.1109/63.261029.
