Исследование и разработка инверторов напряжения с ШИМ с пассивной фазой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.12, кандидат технических наук Хухтиков, Сергей Витальевич

• Хухтиков, Сергей Витальевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хухтиков, Сергей Витальевич

Оглавление.

Введение.

1. Алгоритмы управления автономным инвертором напряжения.

1.1. «Классическая» трехфазная широтно-импульсная модуляция в инверторах напряжения. Критерии оценки качества выходного напряжения.

1.2. ШИМ с трапецеидальным законом управления.

1.3. Векторные способы расчета алгоритма переключения.

1.4. Применение предмодуляции.

1.4.1. Предмодуляция третьей гармоникой.

1.4.2. ШИМ с пассивной фазой.

1.5. Выбор способа моделирования.

1.6. Основные задачи исследования.

1.7. Выводы по главе 1.

2. ШИМ с пассивной фазой в трехфазном мостовом инверторе.

2.1. Построение кривой сигнала предмодуляции.

2.2. ШИМ с пассивной фазой. Вариант 1 - ПФ по максимуму тока.

2.3. ШИМ с пассивной фазой. Вариант 2а с увеличенным периодом.

2.4. ШИМ с пассивной фазой. Вариант 2 с увеличенным периодом.

2.5. ШИМ с пассивной фазой. Вариант 3 «Зеркальный».

2.6. ШИМ с пассивной фазой. Вариант 4 с уменьшенным периодом.

2.7. Сравнение коэффициентов гармоник различных вариантов ШИМ с пассивной фазой.

2.8. Сравнительная оценка коммутационных потерь в ключах различных вариантов ШИМ с пассивной фазой.

2.9. Выводы по 2-й главе.

3. ШИМ с пассивной фазой в инверторе напряжения с дополнительным полумостом.

3.1. «Классическая» трехфазная ШИМ в инверторах напряжения при работе на асимметричную нагрузку.

3.2. Реализация ШИМ с пассивной фазой в инверторе с дополнительным полумостом.

3.3. ШИМ с пассивной фазой в инверторе с дополнительным полумостом. Вариант О ПФ по максимуму напряжения.

3.4. ШИМ с пассивной фазой в инверторе с дополнительным полумостом. Вариант 1 ПФ по максимуму тока.

3.5. Сравнение коэффициентов гармоник различных вариантов ШИМ с пассивной фазой.

3.6. Оценка пульсации тока источника питания для инвертора с дополнительным полумостом.

3.7. Сравнительная оценка коммутационных потерь в ключах различных вариантов ШИМ с пассивной фазой в инверторе с доп. мостом.

3.8. Выводы по 3-й главе.

4. Способы микропроцессорного управления инверторами с ШИМ с пассивной фазой.

4.1. Требования к микропроцессорной системе управления.

4.2. Векторная система управления.

4.3. Управление по линейному напряжению.

4.4. Универсальная координатная система управления.

4.5. Сравнение реализаций систем управления.

4.6. Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка инверторов напряжения с ШИМ с пассивной фазой»

Актуальность проблемы. Настоящее диссертационное исследование посвящено проблемам, связанным с одним из наиболее востребованных устройств преобразовательной техники - устройством, преобразующим постоянное напряжение в трёхфазное переменное, называемым автономным инвертором напряжения (АИН) или DC/AC преобразователем. Данный тип преобразователей необходим для использования с трехфазными двигателями, требующими изменения частоты для регулирования скорости, для создания источников бесперебойного питания потребителей трехфазным током и в ряде других отраслей техники. Выходное напряжение в современных трехфазных АИН формируется методами широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

При использовании IGBT-транзисторов частота коммутации силовых полупроводниковых приборов достигает 10-20 кГц, при этом коммутационные потери в силовых приборах достигают 50 % общих потерь. В связи с этим разработаны современные разновидности ШИМ, применение которых позволяет снизить коммутационные потери, повысить к.п.д. и уменьшить затраты на охлаждение. Получил распространение способ формирования, называемый в отечественной литературе «векторной» или «симплексной» ШИМ. Термины эти малоинформативны, поскольку способы управления, основанные на преобразованиях обобщенного вектора, позволяют реализовать всевозможные разновидности ШИМ. Более точным определением этого класса способов формирования выходного напряжения является - ШИМ с пассивной фазой.

Степень разработанности проблемы. Несмотря на большое количество исследований и наличие внедренных в промышленность образцов, в данной области науки и техники остается много нерешенных вопросов. Во-первых, рассмотрены только разновидности ШИМ, в которых пассивной выбирается фаза, формирующая максимальное по величине напряжение (или ток), в то время как существуют возможности разработки иных алгоритмов переключения с пассивной фазой. Во-вторых, несмотря на то, что показатели качества выходного напряжения инверторов при реализации ШИМ с пассивной фазой заметно хуже, чем при применении «классической» ШИМ, поиски способов улучшения качества выходного напряжения не проводились. В-третьих, наибольшее распространение для управления преобразователями получили способы, основанные на преобразовании обобщенного вектора. В то же время известны альтернативные пути реализации алгоритма управления. Сравнения различных способов построения систем управления ранее не проводилось.

Целью работы является исследование и усовершенствование алгоритмов управления АИН, основанных на применении ШИМ с пассивной фазой, выявление их достоинств и недостатков, а также сравнительный анализ различных способов реализации микропроцессорных систем управления инверторами с ШИМ с пассивной фазой.

Задачи диссертации. Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Исследованы существующие алгоритмы управления трехфазным инвертором напряжения и способы их формирования (векторный способ и способ, основанный на формировании напряжения предмодуляции).

2. Предложены альтернативные способы реализации ШИМ с пассивной фазой, проведено сравнение их с известными способами по коммутационным потерям и показателям качества выходного напряжения.

3. Исследовано применение ШИМ с пассивной фазой для инверторов, предназначенных для работы на несимметричную нагрузку.

4. Проведен анализ способов построения и сравнение различных микропроцессорных систем управления инверторами с ШИМ с пассивной фазой.

Методология н методы исследований базируются на общих положениях теории цепей, теории дифференциальных и алгебраических уравнений и использовании современных инструментальных систем моделирования: МаИ^аЬ, спектральные методы анализа вентильных преобразователей в базисе МаЛСАО. Проводились эксперименты на макете АИН полной мощностью 3 кВА.

Достоверность научных результатов обеспечена сочетанием компьютерного моделирования и воспроизведением основных зависимостей на физической модели (макете) устройства.

Научная новизна работы:

1. Определены условия, выполнение которых необходимо для построения алгоритма управления трехфазным инвертором для снижения потерь на коммутацию ключей и повышения отношения основной гармоники выходного напряжения к напряжению питания обеспечивающих высокое качество выходного напряжения.

2. Разработаны и исследованы альтернативные способы реализации ШИМ с пассивной фазой для мостового инвертора, позволяющие воздействовать на ширину области спектра, в которой группируются комбинационные гармоники. Установлено, что при увеличении периода повторения сигнала предмодуляции происходит значительное сужение области комбинационных гармоник и практически исключается их проникновение в низкочастотную часть спектра выходного напряжения.

3. Разработана методика анализа, позволяющая сравнивать потери на коммутацию для различных разновидностей ШИМ без полного расчета коммутационных потерь.

4. Установлено, что векторные способы построения микропроцессорных систем управления значительно уступают координатным способам по быстродействию и требуют использования больших объемов памяти микроконтроллера.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1. Предложены новые способы построения СУ инвертором, позволяющие значительно снизить коммутационные потери (от 25 до 50% в зависимости от варианта) при улучшении гармонического состава выходного напряжения.

2. Разработаны алгоритмы управления при работе инвертора на несимметричную нагрузку, позволяющие снизить коммутационные потери при сохранении качества выходного напряжения на должном уровне.

3. Рассмотрены основные требования к микропроцессорной системе управления инвертором. Разработаны алгоритмы управления, позволяющие снизить требования к вычислительной мощности микроконтроллера.

4. Предложен универсальный алгоритм построения координатной системы управления инвертором, позволяющий формировать любой способ формирования ШИМ с пассивной фазой, рассмотренный в данной работе.

Основные положения, выносимые на защиту:

Методика синтеза управляющего сигнала для управления трехфазным инвертором.

Результаты оценки различных способов управления формирования ШИМ с пассивной фазой в сравнении с «классической» ШИМ по гармоническому составу выходного напряжения и потерям в силовых ключах для трехфазных инверторов с симметричной и несимметричной нагрузкой.

Результаты сравнения различных способов построения микропроцессорных систем управления, альтернативные алгоритмы построения системы управления.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием известных положений фундаментальных наук, совпадением теоретических результатов с экспериментальными данными.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных семинарах кафедры Промышленной электроники МЭИ и на международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов в 2010,2011 и 2012 г.г.

Публикации, по результатам работы опубликовано 6 работ: 3 статьи и 3 публикации тезисов докладов, из них три в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, литературы и иллюстративного материала, приложений. Содержит 189 стр. текста (без приложений), 17 таблиц и 63 рисунка. Список литературы содержит 108 элементов на 12 страницах.

Заключение диссертации по теме «Силовая электроника», Хухтиков, Сергей Витальевич

4.6. Выводы по главе 4.

1. Рассмотрены основные требования к микропроцессорной системе управления инвертором.

2. Проведен анализ существующих алгоритмов управления инвертором. Проведено сравнение различных способов управления по затратам временным и памяти.

3. Предложен универсальный алгоритм построения координатной системы управления инвертором, позволяющий формировать все версии ШИМ с пассивной фазой рассмотренные в главах 2 и 3 данной работы.

4. Разработаны алгоритмы управления, позволяющие снизить требования к вычислительной мощности микроконтроллера и повысить быстродействие функционирования системы управления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

На основании исследований, проведенных в Диссертации, можно сделать следующие выводы:

1. Определены условия, выполнение которых необходимо для построения кривой сигнала предмодуляции для формирования ШИМ с пассивной фазой, что обеспечивает снижение потерь на коммутацию в ключах инвертора и повышение отношения основной гармоники выходного напряжения к напряжению питания на 15,5% при сохранении высоких показателей качества выходного напряжения инвертора.

2. Разработаны и исследованы ранее неизвестные способы реализации ШИМ с пассивной фазой для трехфазного мостового инвертора, позволяющие воздействовать на спектр выходного напряжения инвертора за счет уменьшения ширины области, в которой группируются комбинационные гармоники.

3. Установлено, что коэффициенты комбинационных гармоник практически не зависят от выбора формы сигнала предмодуляции.

4. Разработана методика анализа, позволяющая сравнивать коммутационные потери в инверторе при различных способах формирования выходного сигнала без использования параметров полупроводниковых ключей.

5. Исследована работа инвертора с дополнительным полумостом при работе на несимметричную нагрузку при управлении ШИМ с пассивной фазой. Предложены новые способы реализации ШИМ с пассивной фазой, позволяющие значительно снизить коммутационные потери (от 54 до 65%) при сохранении качества выходного напряжения на должном уровне.

6. Проведена сравнительная оценка параметров преобразователей при реализации известных и предложенных разновидностей ШИМ с пассивной фазой, дана оценка новых способов формирования ШИМ в сравнении с «классической» ШИМ.

7. Рассмотрены основные требования к микропроцессорной системе управления инвертором. Разработаны алгоритмы управления, позволяющие снизить требования к вычислительной мощности микроконтроллера и повысить быстродействие работы системы управления. Проведен анализ алгоритмов управления инвертором по затратам необходимой памяти МК и временным затратам на формирования сигнала управления.

Список сокращений и условных обозначений х(0, х - мгновенное значение переменной; я-* - заданное значение переменной (уставка); км - коэффициент модуляции для "классической" ШИМ по синусоидальному закону. км Р [0, 1];

Кмр - коэффициент модуляции для ШИМ с пассивной фазой. Кмр может меняться от 0 до 1,15; ї - текущее время; /с - частота сети; сос, со- круговая частота сети; 9С = сосґ, 0 - текущая фаза напряжения сети;

Ф - угол сдвига вектора тока сети относительно вектора напряжения сети; \|/ — фаза вектора напряжения активного выпрямителя напряжения или вектора тока активного выпрямителя тока; р — активная составляющая мгновенной мощности на входе преобразователя; й(0> Ч ~ реактивная составляющая мгновенной мощности на входе преобразователя;

Гс> - коммутационные (переключающие) функции для каждого плеча трёхфазного моста; ь /^пу, Р„с - схемные коммутационные (переключающие) функции, определяющие фазные напряжения преобразователя на стороне переменного тока; щ — мгновенное значение напряжения на стороне постоянного тока полупроводникового коммутатора. В активном выпрямителе напряжения оно равно напряжению на нагрузке; сі — ток шины постоянного тока полупроводникового коммутатора. В активном выпрямителе тока он равен току нагрузки; ин — мгновенное значение напряжения на нагрузке;

Индексы

А, В, С- обозначения фаз трёхфазной системы; а, (3 - проекции на оси стационарной системы координат; с1,д - проекции на оси синхронно вращающейся системы координат; с - сеть; р - значение параметра силовой цепи, закладываемое в регулятор. Аббревиатуры

АИН - автономный инвертор напряжения;

МПС - микропроцессорная система;

САУ - система автоматического управления;

ПФ — пассивная фаза;

ШИМ - широтно-импульсная модуляция.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хухтиков, Сергей Витальевич, 2013 год

1. Алямкин Д.И., Анучин A.C., Дроздов A.B., Козаченко В.Ф., Тарасов A.C. Козаченко В.Ф. Встраиваемые высокопроизводительные цифровые системы управления — М.: Издательский дом МЭИ, 2010. — 270 с.

2. Баховцев И.А., Зиновьев Г.С. О синтезе алгоритмов управления для АИН с ШИМ. В кн.: Тиристорные преобразователи. Новосибирск: НЭТИ, 1985, с. 23 -34.

3. Болски М.И. Язык программирования Си: Справочник: пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988. 96 с.

4. Брайан Керниган, Деннис Ритчи. Язык программирования Си. М.: Невский Диалект, 2000. 352 с.

5. Воронин И. П. Исследование энергии динамических потерь в силовых модулях NPTIGBT с прозрачным эмиттером// Силовая электроника № 5, 2011, с. 36-40

6. Герман-Галкин С. Компьютерное моделирование преобразователей в пакете Matlab- М.: Корона Принт, 2001 320 с.

7. Герман-Галкин С.Г., Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. СПб.: Корона принт, 2001. - 320с.

8. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Электромагнитная совместимость. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. -М.: Госстандарт, 1998.

9. Дж. Дэбни, Т. Харман. Simulink 4 секреты мастерства. Перевод с английского М. J1. Симонова. Москва.: БИНОМ Лаборатория знаний.2003.

10. Дьяконов В .П. Matlab 6/6.1/6.5 Simulink 4.5 в математике и моделированиию. М.: 2003.-214 с.

11. Дьяконов В., Круглов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем: Специальный справочник СПб: Питер, 2002448 с.

12. Дьяконов В., Круглов В. Математические пакеты расширения MATLAB: Специальный справочник СПб: Питер, 2001.- 480 с.

13. Дьяконов В.П. Система Mathcad., M., Радио и Связь, 1993.

14. Дьяконов В.П. Справочник по Mathcad Plus7/0 PRO., M., Скпресс, 1998.

15. Евсеев М.Е. Теоретические основы электротехники. Анализ линейных электрических цепей при установившихся режимах работы: Учебное пособие для вузов. СПб.: Изд-во СЗТУ, 2006. - 244 с.

16. Зевеке Г.В. , Ионкин П.А.,Нетушил A.B., Страхов C.B. «Основы теории цепей: Учеб. для вузов» -5-е изд., перераб. -М.: Энергоатомиздат, 1989.-528с.

17. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники, учебное пособие, изд. 3-е. -Новосибирск: изд. НГТУ, 2004, 672 с.

18. Изосимов Д. Б. Байда С. В. Алгоритмы векторной широтно-импульсной модуляции трехфазного автономного инвертора напряжения // Электротехника. 2004, №4, с. 21-31.

19. Изосимов Д.Б., Байда C.B. Векторный подход к синтезу скользящих режимов. Симплексные алгоритмы. Автоматики и телемеханика, 1985, №7, с. 56-63.

20. Изосимов Д.Б., Рыбкин С.Е., Шевцов C.B. Алгоритмы управления автономным инвертором напряжения. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции "Проблемы электротехники". Новосибирск, 1993, с. 18.

21. Изосимов Д.Б., Рыбкин С.Е., Шевцов C.B. Симплексные алгоритмы управления трехфазным автономным инвертором напряжения с ШИМ. -Электротехника, 1993, №12, с. 14 20.

22. Калачев Ю.Н. Алгоритмы ШИМ в преобразователях частоты // Приводная техника. 2011. - N 5. - С. 3-11

23. Козаченко В., Соловьев А. Новые DSP-микроконтроллеры фирмы Analog Devices ADMC300/330 для высокопроизводительных систем векторного управления электроприводами переменного тока// CHIP NEWS. — 1998.—№5. —С. 16-21.

24. Козаченко В.Ф. Микроконтроллеры: Руководство по применению 16-разрядных микроконтроллеров Intel MCS-196/296 во встроенных системах управления. — М.:Эком. — 1997. — 688 с.

25. Козаченко В.Ф. Перспективная микропроцессорная элементная база и опыт разработки современных систем управления электроприводами и силовыми преобразователями энергии // www.motorcontrol.ru/publications/controllers.pdf

26. Козаченко В.Ф., Обухов H.A., Трофимов С.А., Чуев П.В. Применение DSP-микроконтроллеров фирмы «Texas Instruments» в преобразователях частоты «Универсал» с системой векторного управления// Электронные компоненты. N4, 2002, -с. 61-64

27. Колпаков А. И. Малоизвестные факты из жизни IGBT и диодов. Часть 2. IGBT.// Силовая электроника № 6, 2012, с. 30-34

28. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов, 2-е изд.-М.: Высш. шк., 1994.-318 с.

29. Крейдл X. и др. Работа с микроконтроллерами семейства HC(S)08 : пособие для технических вузов / М.: Изд-во МЭИ, 2005. - 444 с.

30. Круг К. А. Основы электротехники. Т2. М,- Ленинград- М.: Государственное энергетическое издательство. 1946.

31. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М: Техносфера. - 2005.

32. Мелешин В.И., Овчинников Д. А. Управление транзисторными преобразователями электроэнергии. М: Техносфера. 2011.

33. Мустафа Г.М., Ковалев Ф.И., «Сравнительный анализ трех способов управления импульсными следящими инверторами», Электричество, 1989, №2, с. 29-37.

34. Нейман Л.Р , Демирчан К.С. . Теоретические основы электротехники. В 2 т. Т 1—3-е изд Л.: Энергоиздат, 1981.

35. Новгородцев А.Б. Расчёт электрических цепей в MATLAB: Учебный курс. СПб.: Питер, 2004. - 250 с.:ил.

36. Обухов С.Г., Чаплыгин Е.Е., Кондратьев Д.Е. Широтно-импульсная модуляция в трехфазных инверторах напряжения// Электричество, № 8, 2008, с. 23-31.

37. Плехов A.C., Зайцев А.И. Система управления электроприводом с автономным инвертором тока // Электротехнические комплексы и системы управления 2009, №2, с. 51 -54.

38. Попков 0.3. Основы преобразовательной техники. Автономные преобразователи. М.: МЭИ. - 2003.

39. Разевиг В. Д. Система проектирования OrCAD 9.2 Солон Р, 2003. - 528 с.

40. Ремизевич Т.В. Микроконтролеры для встраиваемых приложений: От общих подходов к семействам НС05 и НС08 фирмы Motorola - М. : ДОДЭКА, 2000.

41. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. М.:Энергоатомизхдат, 1992.

42. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк A.A. Силовая электроника: учебник для ВУЗов. М. Издательский дом МЭИ, 2007. - 632 с.

43. Рудаков В.В., Столяров И.М., Дартау В.А. Асинхронные электроприводы с векторным управлением/-!!.: Энергоатом-издат, 1987.-136 с.

44. Руденко В. С. , Сенько В. И., Чиженко И. М. Основы преобразовательной техники : Учебник для вузов по специальности "Промышленная электроника" 2-е изд., перераб. и доп . - М. : Высшая школа, 1980 .-424 с

45. Синчук О.Н., Шокарев Д.А., Скапа Е.И. , Синчук И.О. Моделирование динамических режимов работы тягового асинхронного электропривода рудничного контактно-аккумуляторного электровоза //Электротехнические и компьютерные системы № 05(81), 2012 с. 56 61

46. Слежановский О.В., Дацковский J1.X., Кузнецов И.С. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями-М.: Энергоатомиздат, 1983.-256с.

47. Уильяме Б. Силовая электроника: приборы, применение, управление. // Справочное пособие. Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат. - 1993.

48. Усольцев A.A. Векторное управление асинхронными двигателями. Учебное пособие. СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2002. - 43 с.

49. Усольцев A.A. Частотное управление асинхронными двигателями: Учебное пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006. - 94 с.

50. Уэйт М., Прата С., Мартин Д. Язык Си. Руководство для начинающих: пер. с англ. М.:Мир, 1988. 512 с.

51. Харкевич A.A. Спектры и анализ. М. Из-во Либроком, 2009, 240 с.

52. Худяков В. Моделирование устройств силовой электроники. Урок 1. Основные инструменты Simulink // Силовая электроника. 2005. № 1.

53. Худяков В. Школа MATLAB. Урок 2. Библиотека SimPower System // Силовая электроника. 2005. № 2.

54. Худяков В. Школа MATLAB. Урок 3. Построение SPS-моделей с полупроводниковыми элементами // Силовая электроника. 2005. № 3

55. Худяков В. Школа MATLAB. Урок 4. Анализ динамических свойств устройств силовой электроники во временной области // Силовая электроника. 2005. № 4.

56. Худяков В. Школа MATLAB. Урок 5. Моделирование устройств силовой электроники. Анализ устройств силовой электроники в частотной области // Силовая электроника. 2006. № 1.

57. Чаплыгин Е.Е. Спектральное моделирование преобразователей с широтно-импульсной модуляцией., Учебное пособие. 2009. Интернет: сайт http://promel2000.narod.ru.

58. Чаплыгин Е.Е. Двухфазная широтно-импульсная модуляция в трехфазных инверторах напряжения // Электричество, № 8, 2006, с. 5660.

59. Чаплыгин Е.Е., Вилков А.Е., Хухтиков C.B. Широтно-импульсная модуляция с пассивной фазой в инверторах напряжения с дополнительным полумостом // Электричество, № 8, 2012, с. 36-43.

60. Чаплыгин Е.Е., Калугин Н.Г., Рыбальченко И.Ю. Входные фильтры инверторов напряжения с несимметричной нагрузкой // Практическая силовая электроника, № 18, 2005, с. 28-32.

61. Чаплыгин Е.Е., Малышев Д.В. Спектральные модели автономных инверторов напряжения с широтно-импульсной модуляцией // Электричество, №8, 1999.

62. Чаплыгин Е.Е., Нгуен Хоанг Ан Спектральные модели импульсных преобразователей с переменной частотой коммутации // Электричество, № 4, 2006.

63. Чаплыгин Е.Е., Хухтиков C.B. Способ управления автономным инвертором напряжения с векторной ШИМ. // Практическая силовая электроника, вып. 39, 2010, с. 40-43.

64. Чаплыгин Е.Е., Хухтиков C.B. Широтно-импульсная модуляция с пассивной фазой в трехфазных инверторах напряжения. // Электричество, № 5, 2011, с. 53-61

65. Чубуков К.А. Исследование и разработка вариантов широтно-импульсной модуляции в трехфазных автономных инверторах с двигательной нагрузкой // Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук, Чебоксары, ЧТУ, 2010, 24 с.

66. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование приводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. УРО Екатеринбург, 2000, 654 с.

67. Ahmet M. Hava, Rüssel J. Kerkman and Thomas A.Lipo. A High Performance Generalized Discontinuous PWM Algorithm. IEEE Trans Ind appl. 34(5), 1998, pp.1059-1071.

68. Akin E., Ertan H.B., Uestug M.Y. Basic Control of Induction Motor Drives. -Modern Electrical Drives. Dordrecht, Boston, London: Kluwer Academic Publishers, 2000, pp. 493-522.

69. An Easy Way of Creating a C-callable Assembly Function for the TMS320C28x DSP. Literature Numger: SPRA806. Texas Instruments Inc., 2001. 16 c.

70. Bose B.K. Modern power electronics and AC drives. NJ: Prentice Hall, 2002.711 p.

71. Bose B.K. Power electronics A technology Review. Proceedings of the IEEE, 1992, vol.80, no.8, pp. 1303 -1334.

72. Bose B.K. Power Semiconductor Devices. Modern Electrical Drives. Dordrecht, Boston, London: Kluwer Academic Publishers, 2000, pp.239-270.

73. Calculation of major IGBT operating parameters. Literature Numger: ANIP9931. Infineon technologies. 1999.

74. Chattopadhyay S., Mitra M., Sengupta S. Area-based Approach for Three Phase Power Quality Assessment in Clarke Plane// J. Electrical Systems 4-1, 2008, s 60-76

75. Clarke & Park. Transforms on the TMS320C2xx. Application Report. Literature Numger: BRPA048. Texas Instruments Inc., 1996.

76. Dae-Woong Chung, Joohn-Sheok Kim and Seung-Ki. Sul. Unified voltage modulation technique for real-time three-phase power conversion. IEEE Trans.Ind. Applicat. 34(2)1998. pp. 374-380.

77. Figoli Dave. A Software Modularity Strategy for Digital Control Systems. Application Report. Literature Numger: SPRA701. Texas Instruments Inc., 2001

78. Fitzgerald A.E., Kingsley C., Umans S.D. Electric Machinery. McGraw Hill Professional, 2002. 704 p.

79. Hahn J.H. Modified Sine-Wave Inverter Enhanced //Power Electronics Technology, August 2006, s 20-22

80. Hava A., Kerkman R. J. and Lipo T. A. A High Performance Generalized Discontinuous PWM Algorthim. IEEE Trans. On Industry Applications, vol. 34, no. 5, 1998, pp. 1059-1071.

81. Himamshu V. Prasad Analysis and Comparoson of Space Vector Modulation Schemes for Three-Leg and Four-Leg Voltage Source Inverters // Virginia Polytechnic Institute and State University, 1997.

82. Holtz J. Pulsewidth modulation for electronic power conversion, Proc. IEEE, vol. 82, pp. 1194-1214, Aug. 1994.

83. Holtz:J. Pulsewidth Modulation A Survey. IEEE Transactions on Industrial Electronics, pp. 410-420, Oct. 1992.88 http://ru.wikipedia.0rg/wiki/HcT0pHaBbiqHCJiHTejibH0HTexHHKH89 http://www.ti.com/

84. IGBT and MOSFET power modules. Application Handbook. SEMIKRON International. 2010.

85. Kolar J. W. , Ertl H., and Zach F. C. Influence of the modulation method on the conduction and switching losses of a PWM converter system. IEEE Trans. Ind. Appl., No. 6, Nov./Dec. 1991, pp. 1063-1075.

86. Malinowski M. Sensorless Control Strategies for Three-Phase PWM Rectifiers. Ph.D. Thesis, Warsaw, 2001.

87. Motor Control Foundation Software. Product Bulletin.Literature Numger: SPRB165A. Texas Instruments Inc., 2005

88. Narayanan G. , Ranganathan V. T . Triangle comparison and space vector approaches to Pulse width modulation in inverter fed drives. J. Indian Inst. Sci. Vol. 80, 2000, pp. 409-427.

89. Ogasawa S., Akagi H. , and Nabae A. A Novel PWM Scheme of Voltage Source Inverter Based on Space Vector Theory. European Power Electronics Conference, Aachen, Germany, Oct. 1989, pp. 1197-1202.

90. Ojo O., Kshirsagar P. The generalized discontinuous pwm modulation scheme for three-phase voltage source inverters. Trans, on Industrial Electronics, Vol. 51, No. 6, December 2004, pp. 1280-1289.

91. Optimizing Digital Motor Control (DMC) Libraries. Application Report. Literature Numger: SPRAAK2. Texas Instruments Inc., 2007

92. Sargos F. IGBT Power Electronics Teaching System. Principle for sizing power converters. Literature Numger: AN-8005. SEMIKRON International. 2008.

93. Schonfeld R. Digitale Regelung elektrischer Antriebe-Berlin: Verl. Technik, 1987.-210 S.

94. TMS320C28x CPU and Instruction Set Reference Guide. Literature Numger: SPRU430E. Texas Instruments Inc., 2001. 693 c.

95. TMS320C28x Optimizing C/C++ Compiler User's Guide. Preliminary. Literature Numger: SPRU514. Texas Instruments Inc., 1997. 351 c.

96. TMS320F2809, TMS320F2808, TMS320F2806, TMS320F2802, TMS320F2801, TMS320C2802, TMS320C2801, TMS320F28016, TMS320F28015 Digital Signal Processors. Data Manual. Literature Numger: SPRS230N Texas Instruments Inc., 2003. 147 c. :

97. Trzynadlowski A. M. and Legowski S. .Minimum-loss vector PWM strategy for three-phase inverters. IEEE Trans. Power Electron., Vol. 9, No. 1, Jan. 1994, pp. 26-34.

98. Trzynadlowski A.M. , Kirlin R.L.,Legowski S.F. Space vector PWM technique with minimum switching losses and a variable pulse rate, IEEE Transactions on Industrioal Electronics, vol. 44, no. 2, pp. 173-181, 1997

99. Van Der Broeck H. Analysis and Realization of a Pulse Width Modulator based on Voltage Space Vectors// IEEE Industry Applications Society Proceedings, pp. 244-251, 1986

100. Van Der Broeck H., Skudelny H. and Stanke G. Analysis and Realization of a Pulse Width Modulator Based on Voltage Space Vectors. IEEE Trans, on Industry Applications, Vol. IA-24,No. 1, January 1988, pp. 142-150.

101. Wintrich A., Nicolai U., Tursky W., Reimann T. Application Notes for IGBT and MOSFET modules. SEMIKRON International. 2010.

102. Zhou K., Wang D. Relationship between Space Vector Modulation and three-Phase Carrier-Based PWM : A Comprehensive Analysis. IEEE Trans, on Industrial Electronics, vol. 49, no. 1, February 2002, pp. 186-196.

103. Список иллюстративного материала

104. Рисунок 1.1.1 Трехфазный мостовой инвертор.11

105. Рисунок 1.1.2 Спектры выходного напряжения инвертора.11

106. Рисунок 1.1.3 Структурная схема системы управления инвертором.17

107. Рисунок 1.2.1 Модель ШИМ с трапецеидальным законом управления.19

108. Рисунок 1.2.2 Модель Subsystem pwm.20

109. Рисунок 1.2.3 Трапецеидальная форма управляющего сигнала.20

110. Рисунок 1.2.4 Коэффициент гармоник выходного напряжения (а), отношение амплитуды основной гармоники к напряжению источника питания (б) в зависимости от і|/.21

111. Рисунок 1.3.1 Разложение пространственного вектора тока на ортогональные составляющие.24

112. Рисунок 1.3.2 Сигнал развертки по срезу.26

113. Рисунок 1.3.3 Базисный вектор в а/? плоскости.26

114. Рисунок 1.3.4 Эталонные сигналы, полученные с помощью преобразования Кларка.27

115. Рисунок 1.3.5 Опорные напряжения.27

116. Рисунок 1.3.6 Времена реализации базисных векторов.28

117. Рисунок 1.3.7 Управляющие сигналы для ШИМ с непрерывным управляющим сигналом.29

118. Рисунок 1.3.8 Сигнал предмодуляции для ШИМ с непрерывным управляющим сигналом.29

119. Рисунок 1.3.9 Управляющие сигналы, полученные с помощью сигнала предмодуляции.30

120. Рисунок 1.3.10 Спектр сигнала предмодуляции.31

121. Рисунок 1.3.11 Кривые фазных напряжений инвертора.31

122. Рисунок 1.3.12 Спектр фазного напряжения.32

123. Рисунок 1.3.13 Сигнал двухсторонней, однополярной развертки.33

124. Рисунок 1.3.14 Управляющие сигналы для ШИМ с пассивной фазой.35

125. Рисунок 1.3.15 Сигналы с выхода модулятора.35

126. Рисунок 1.3.16 Кривые напряжений инвертора для фазы ВиС.36

127. Рисунок 1.4.1 Кривые эталонных управляющих сигналов (а). Кривая фазного выходного напряжения (б). Спектр выходного напряжения (в).40

128. Рисунок 1.4.2 Кривая эталонного сигнала и сигнала предмодуляции(а). Кривая управляющего сигнала(б). Кривая фазного выходного напряжения(в).46

129. Рисунок 1.4.3 Спектр выходного напряжения.46

130. Рисунок 1.5.1 Структурная схема модулятора модели.51

131. Рисунок 1.5.2 Управляющие сигналы а) "Классическая ШИМ", б) ШИМ с пассивной фазой.52

132. Рисунок 1.5.3 Сигнал предмодуляции и эталонный сигнал.54

133. Рисунок 1.5.4 Управляющие фазные сигналы на входе модулятора.55

134. Рисунок 1.5.5 Выходные сигналы ШИМ-модуляторов.56

135. Рисунок 1.5.6 Фазное напряжение на выходе инвертора.57

136. Рисунок 1.5.7 Спектр напряжения фазы А.57

137. Рисунок 1.5.8 Спектр напряжения фазы В.58

138. Рисунок 1.5.9 Спектр напряжения фазы С.58

139. Рисунок 1.5.10 Ток через полупроводниковый ключ фазы А.59

140. Рисунок 1.5.11 Потребляемый инвертором ток.60

141. Рисунок 2.1.1 Спектр выходного напряжения для Вар.О (а). Спектрвыходного напряжения для "Классической" ШИМ (б). Спектр сигнала предмодуляции (в).64

142. Рисунок 2.2.1 Кривая управляющего сигнала для фазы А (а). Кривая сигнала предмодуляции(б). Спектр выходного напряжения для Вар.1 (в).68

143. Рисунок 2.3.1 Кривая сигнала предмодуляции.72

144. Рисунок 2.3.2 Кривая управляющих сигналов для фаз А, В, С.(а). Спектр выходного напряжения для Вар 2а. (б).73

145. Рисунок 2.4.1 Кривая сигнала предмодуляции.76

146. Рисунок 2.4.2 Кривая управляющих сигналов для фаз А, В, С.(а). Спектр выходного напряжения для Вар. 2 (б).77

147. Рисунок 2.5.1 Кривая сигнала предмодуляции.79

148. Рисунок 2.5.2 Кривая управляющих сигналов для фаз А,В,С.(а). Спектр выходного напряжения для Вар. 3 (в).80

149. Рисунок 2.6.1 Кривая сигнала предмодуляции.82

150. Рисунок 2.6.2 Кривая управляющих сигналов для фаз А, В, С.(а). Спектр выходного напряжения для Вар. 4 (б).83

151. Рисунок 3.1.1 "Три однофазных моста".96

152. Рисунок 3.1.2 Трехфазный инвертор с дополнительным полумостом.97

153. Рисунок 3.3.1 Кривая усредненных составляющих фазного выходного напряжения и напряжения предмодуляции для фазы А (а). Спектр выходного напряжения для Вар.О (б). Кривая фазного выходного напряжения(в).103

154. Рисунок 3.3.2 Кривая фазных выходных токов и тока в нулевом проводе(а). Ток через ключ VI (б).104

155. Рисунок 3.4.1 Кривая усредненных составляющих фазного напряжения и напряжения предмодуляции для фазы А (а). Спектр выходного напряжения для вар.1 (б).120

156. Рисунок 3.4.2 Кривая фазного выходного напряжения(а). Кривая фазныхвыходных токов и тока в нулевом проводе(б). Ток через ключ VI (в).120 ^

157. Рисунок 4.2.1 Разомкнутая система управления.148

158. Рисунок 4.2.2 Обратное преобразование Парка-Горева.149

159. Рисунок 4.3.1 Линейные напряжения инвертора.153

160. Рисунок 4.3.2 Линейное напряжение на интервале я/З.153

161. Рисунок 4.3.3 Функциональная схема.154

162. Рисунок 4.3.4 Фазное выходное напряжение инвертора (а), спектр выходного напряжения (б).156

163. Рисунок 4.3.5 Структурная схема программной реализации СУ.158

164. Рисунок 4.4.1 Функциональная схема универсальной системы управления 161

165. Рисунок 4.4.2 Блок-схема программы иницилизации.163

166. Рисунок 4.4.3 Блок-схема программы прерывания.1641. Перечень таблиц