ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

В статье рассматривается один из способов бесступенчатой перемодуляции в полупроводниковом трехфазном инверторе напряжения, реализованного по В6-схеме. В обзорной части статьи коротко рассмотрены особенности режимов ШИМ и перемодуляции («flat-top»). Формирование ШИМ выходного напряжения возможно за счет максимального индекса модуляции коэффициента преобразователя. Показано, что варьируемый индекс модуляции в режиме «flat-top» имеет ряд существенных преимуществ перед фиксированным, например, «смешиванием» сигналов ШИМ с дополнительными гармоническими сигналами. Геометрическая интерпретация мест векторов выходного напряжения преобразователя на плоскости и связь их с опорным сигналом ШИМ позволили синтезировать высокоточное корректирующее воздействие в тракте опорного напряжения инвертора. Корректирующее устройство формирует линейный бесступенчатый закон управления выходным напряжением преобразователя при активации «flat-top» заданного коэффициента по напряжению.

Приведены результаты сравнения варианта управления выходным напряжением преобразователя. Абсолютная ошибка индекса модуляции в случае аппроксимации составляет не более одного процента во всем диапазоне «flat-top». Приведены годографы выходного напряжения преобразователя в осях X–Y для трех различных коэффициентов преобразователя при переходе от ШИМ к «flat-top». К достоинствам метода следует отнести простоту его имплементации в новую пространственно векторную ШИМ. Этот аспект делает данный метод особенно привлекательным в низкобюджетных приводах.

1. Voswinkel S. Elektroauto erstmals billiger als Benziner. – 2011, 10 December. – URL: https://www.abendblatt.de/ratgeber/auto-motor/article108196865/Elektroauto-erst-mals- billiger-als-Benziner.html (accessed: 10.06.2022).
2. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. – Екатеринбург: УРО РАН, 2000. – 654 с.
3. Schroeder D. Elektrische antriebe, regelung von antriebssystemen. – Berlin: Springer-Verlag, 2009. – 1336 p. – DOI: 10.1007/978-3-540-89613-5.
4. Усольцев А.А. Частотное управление асинхронными двигателями: учебное пособие. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. – 94 с.
5. Space vector based hybrid PWM techniques for reduced current ripple / G. Narayanan, D. Zhao, H.K. Krishnamurthy, R. Ayyanar, V.T. Ranganathan // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2008. – Vol. 55 (4). – P. 1614–1627.
6. Flat-Top space-vector modulation implemented on a fixed-point DSP / N.S. Preda, I.I. Incze, M. Imecs, C. Szabo // 2009 5th International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics. – Timisoara, Romania, 2009. – P. 153–158. – DOI: 10.1109/ SACI.2009.5136231.
7. Улучшение динамических характеристик асинхронного двигателя с использованием различных методов перемодуляции для энергоэффективного управления / А.А. Попов, В.А. Попова, И.В. Гуляев, Ф. Б. дель Бланко // Интеллектуальная электротехника. – 2019. – № 2. – С. 17–27.
8. Kennel R. Umwandlung elektrischer Energie mit Leistungselektronik. Spannungszwischenkreisumrichter (Pulsrichter). – Technische Universität München, 2013. – 58 p.
9. Patent US 10153714 B2, IPC/CPC B62D 5/04. Adaptive pulse width modulation in motor control systems / Z. Zhang, P. Pramod. – Priority date 2016.11.29; publ. date 2018.12.11.
10. Patent US 9847737 B2. Modular multilevel converter leg with flat-top PWM modulation, converter and hybrid converter topologies / F.J. Moreno Muñoz, O.F. Jasim, S. Dang, S. Fekriasl, K. Dyke. – Priority date 2013.12.23; publ. date 2017.12.19.
11. Patent US 9595902 B2. Methods, systems and apparatus for adjusting modulation index to improve linearity of phase voltage commands / G. Gallegos-Lopez, P. Milun, M.H. Kinoshita. – Priority date 2011.08.03; publ. date 2017.03.14.
12. Enhanced flat-topped modulation for MMC control in HVDC transmission systems / R. Li, J.E. Fletcher, L. Xu, B.W. Williams // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2017. – Vol. 32 (1). – P 152–161. – DOI: 10.1109/TPWRD.2016.2561929.
13. Futo A., Varjasi I. Empirical compensation of low order harmonics due to flat top modulation the "BATMAN" modulator // 2015 International Conference on Electrical Drives and Power Electronics (EDPE). – Tatranska Lomnica, Slovakia, 2015. – P. 447–452. – DOI: 10.1109/EDPE.2015.7325336.
14. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. – Киев: Наукова думка, 1974. – 743 с.