Разработка энергоэффективного инвертора для вентильно-индукторного привода с улучшенной электромагнитной совместимостью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Москалев, Максим Викторович

• Москалев, Максим Викторович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Москалев, Максим Викторович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО ПРИВОДА

1.1 Обзор систем тягового электропривода, конструкций индукторных машин и преобразователей для них

1.2 Особенности вентильно-индукторного привода и их влияние на электромагнитную совместимость

1.3 Причины низкой электромагнитной совместимости

1.4 Обзор решений улучшения электромагнитной совместимости инвертора

1.5 Выводы по главе 1

Глава 2 РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КАК РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

2.1 Теория переключения ключей

2.2 Анализ существующих схем резонансных преобразователей

2.3 Описание работы квазирезонансного преобразователя

2.4 Алгоритм управления коммутацией

2.5 Выводы по главе 2

Глава 3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ И ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛИ

3.1 Математическая модель

3.2 Система управления

3.3 Имитационная модель

3.4 Выводы по главе 3

Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

4.1 Предварительные опыты

4.2 Анализ характеристик привода

4.3 Спектральный анализ

4.4 Методика расчета потерь при мягкой коммутации

4.5 Выводы по главе 4

Глава 5 МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНОГО ПРИВОДА С КВАЗИРЕЗОНАНСНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

5.1 Индукторная машина

5.2 Инвертор

5.3 Элементы резонансного контура

5.4 Массогабаритные показатели

5.5 Рекомендации по применению разработки

5.6 Выводы по главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 - Каталоги производителей

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 - Результаты теплового расчета

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 - Акт внедрения

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 - Письмо ФГУП ВЭИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка энергоэффективного инвертора для вентильно-индукторного привода с улучшенной электромагнитной совместимостью»

ВВЕДЕНИЕ

Одной из тенденций нескольких последних десятилетий является внедрение инновационных систем ТЭП подвижного состава электрического транспорта на базе синхронных и ИМ. Использование ВИЛ на транспорте обусловлено его характерными достоинствами: высоким уровнем надежности и простотой конструкции ИМ, возможностью гибкого управления скоростью, относительно высоким моментом. ВИЛ находит свое применение в основном на ГЭТ, электромобилях и гибридных автомобилях, что вызвано спецификой движения описанных транспортных средств: постоянными ускорениями и торможениями в плотном городском трафике.

Одной из особенностей ВИЛ является обязательное наличие инвертора, ключами которого коммутируются фазы ИМ по команде СУ, формирующей ее по сигналам датчика положения ротора и датчиков тока. Присутствие инвертора вызвано дискретной структурой ИМ и необходимостью соответствующего регулирования тока обмоток для поддержания постоянного момента на валу ИМ. Пульсации момента и акустический шум являются одними из основных недостатков ВИП, и для их устранения требуется гибкое управление фазным током, возможное только при достаточно высокой частоте коммутации транзисторов инвертора. При этом максимальная частота коммутации ограничивается мощностью динамических потерь в полупроводниковых элементах в режиме переключения ключей при номинальном значении тока и напряжения коллектор-эмиттер транзистора. Такой режим называется жесткой коммутацией, и существенно ограничивает область безопасной работы силовых транзисторов. Режим жесткой коммутации ключей инвертора средней мощности (от 1кВт до 100кВт) на частоте до 20кГц приводит к высокому уровню динамических потерь в инверторе и перенапряжений изоляции ИМ, а так же к ухудшению ЭМС ВИП. Возможный перегрев транзисторов и высокий уровень перенапряжений снижает надежность инвертора, а наличие эффективного охладителя снижет массогабаритные показатели привода.

Актуальность темы

Увеличение количества электронной техники на подвижном составе, а также оборудования вдоль тяговых линий приводит к ужесточению требований, предъявляемых к ЭМС силовых потребителей и преобразователей электрической энергии. Кондуктивные высокочастотные помехи увеличивают потери в силовой цепи: преобразователях энергии и в линиях электропередач, а индуктивные помехи, излучаемые оборудованием, могут вызывать неисправности в смежном электронном оборудовании.

Существует ряд способов улучшения ЭМС преобразователей с внешней сетью электроснабжения переменного напряжения: использование активных и пассивных фильтров, особые алгоритмы работы ключей инвертора и управляемого выпрямителя, конструирование усложненной магнитной системы ИМ и т.д. Однако эти методы не подходят для улучшения ЭМС непосредственно на подвижном составе автономных транспортных средств и ГЭТ и обладают низкой энергоэффективностью, обусловленной жесткой коммутацией.

Решением проблемы улучшения ЭМС, снижения динамических потерь в инверторе и перенапряжений может являться применение КРП в цепи инвертора, обеспечивающего коммутацию силовых ключей в определенные интервалы при нулевом напряжении коллектор-эмиттер, а так же при низкой скорости роста напряжения du/dt на транзисторе. Такой режим называется мягкой коммутацией и обеспечивает меньшие динамические потери в полупроводниковых приборах.

Цель и задачи исследований

Целью диссертации является исследование эффекта улучшения показателей ЭМС и уменьшения динамических потерь в силовых ключах тягового ВИЛ при питании от источника постоянного напряжения в результате применения КРП с

ограничением напряжения на звене постоянного тока совместно с асимметричным мостом в качестве преобразователя для ИМ.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Исследование электромагнитных и электромеханических процессов в ИМ аналитическим способом для определения оптимальных режимов работы, пригодных для ТЭП.

2. Определение оптимальной схемы РП и исследование электромагнитных процессов для определения параметров элементов резонансного контура и алгоритмов управления преобразователем.

3. Разработка имитационной модели ИМ, силового инвертора и РП для исследования динамических характеристик обычного ВИЛ и ВИЛ с РП для уточнения теоретических результатов исследования.

4. Разработка методики расчета суммарных, динамических и статических потерь во всех элементах привода и преобразователя.

5. Получение спектра потребляемого ВИП тока, анализ гармонического состава, определение параметров ЭМС привода.

6. Сравнение результатов исследования обычного ВИП и ВИП с КРП, выработка рекомендаций по уменьшению ЭМВ и потерь в ВИП.

Объектом исследования является ВИП с КРП с активным ограничением напряжения и асимметричным мостом в качестве инвертора напряжения, коммутируемом при нулевом напряжении на полупроводниковых приборах.

Предметом исследований являются электромагнитные процессы в КРП, переключаемом при нулевом напряжении и работающего в составе инвертора ВИП; электромагнитные и механические характеристики ВИП с КРП, алгоритмы работы СУ ВИП и ключами КРП.

Научная новизна полученных результатов

В настоящее время имеется достаточное количество исследований, посвященных улучшению характеристик ВИЛ, в большинстве своем направленных на снижение пульсаций момента и улучшение виброакустических характеристик привода.

Применение КРП в составе ТЭП для уменьшения динамических потерь и улучшения ЭМС встречает ряд сложностей, таких как необходимость реализации режима рекуперативного торможения и обеспечения ШИМ регулирования фазного тока с учетом противоэдс машины.

В рамках работы достигнуты следующие новые научные результаты:

1. Предложено схемно-техническое решение построения инвертора для ВИП с КРП, обеспечивающее меньшие пульсации момента на валу ИМ на скоростях, близких к номинальной скорости вращения.

2. Разработан алгоритм управления силовыми инвертора и вспомогательными ключами КРП на основе синхронизации тактов управления ключами инвертора с электромагнитными процессами в КРП с реализацией режима ШИМ регулирования тока ИМ.

3. Доказано, что увеличение емкости конденсаторов, входящих в состав КРП, позволяет реализовать режим рекуперативного торможения без нарушения стабильности работы резонансного контура.

4. Разработана методика имитационного моделирования ВИП с КРП с возможностью исследования работы привода в различных режимах.

Практическое значение полученных результатов

1. Доказано, что применение КРП в цепи инвертора ИМ по сравнению с обычным ВИП:

— улучшает форму потребляемого приводом тока благодаря уменьшению амплитуды высших гармоник и их благоприятному распределению по спектру;

— позволяет уменьшить на 10% суммарные потери в приводе и в три раза снизить коммутационные потери в ключах асимметричного моста при частоте коммутации ЗОкГц;

— улучшает условия работы силовых ключей инвертора благодаря меньшей скорости роста тока и напряжения на них, уменьшает величину коммутационных перенапряжений.

2. Разработанная в рамках работы имитационная модель КРП и обобщенной системы управления (СУ) ВИП может быть применена для исследования электромагнитных процессов преобразователя при его работе на различную нагрузку.

3. Создана программа расчета динамических потерь в полупроводниковых элементах в режиме мягкой коммутации при нулевом напряжении коллектор-эмиттер.

4. Предложенный принцип коммутации был использован в созданном макетном образце импульсного генератора тока в рамках НИР «Генератор-12», проводимой ФГУП ВЭИ им. Ленина. КРП используется для предотвращения перегрева силовых ЮВТ.

Методика исследования

При решении поставленных задач используется теория электрических цепей, методы дифференциального исчисления, спектральный анализ, математическое моделирование с использованием компьютерной программы МаЛСАО, имитационное моделирование с использованием приложения 8ипи1тк из пакета про-

грамм Matlab, расчеты и построения диаграмм с помощью MS Excel, создание 3D моделей в среде AutoCAD.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Возможность использования КРП совместно с ВИП с реализацией генераторного режима и ШИМ формы тока.

2. Целесообразность применения КРП для уменьшения суммарных потерь в инверторе в режимах, близких к номинальному режиму при частоте коммутации более 1 ОкГц.

3. Имитационная модель для исследования процессов в КРП и ВИП, расчета потерь в транзисторах, переключаемых при нулевом напряжении коллектор-эмиттер, проведения спектрального анализа.

4. Результаты моделирования работы КРП совместно с ВИП: электрические характеристики инвертора, механические характеристики ИМ.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы были апробированы в НИОКР «Разработка модели резонансного преобразователя и адаптация его к двигателю» в рамках программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2012» в соответствии с протоколом от «21» февраля 2012г. заседания Экспертного совета Программы и решением конкурсной комиссии Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере от "27" марта 2012 г.

Результаты диссертационной работы использованы при создании макетного образца импульсного генератора на напряжение до 3 кВ и ток до 3 кА в рамках

НИР «Генератор-12» в виде конструктивных решений при создании силового коммутатора на основе ГСВТ в соответствии с актом внедрения (см. прил.З).

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

1. ХЫ Всероссийской научно-практической конференции «Федоровские чтения» (Москва, 2011);

2. Ежегодной Научно - Технической Конференции «Молодые специалисты ФГУП ВЭИ» (Москва, 2012);

3. XIV Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Крым, Алушта, 2012).

Публикации

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в шести печатных трудах, из них три публикации в изданиях, которые входят в перечень, рекомендованный ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации:

1. Москалев М.В. Моделирование тягового вентильно-индукторного привода для автономных транспортных средств/ М.В. Москалев, М.А. Слепцов, А.И. Маматов// Электричество-М.: Изд-во Знак, 2011.-№10. -С.31-35.

2. Москалев М.В. Гибридный накопитель энергии для транспорта/ М.В. Москалев, М.Г. Колобов, В.И. Климов и др.// Электричество - М.: Изд-во Знак, 2011.- № 10. - С.26-30.

3. Москалев М.В. Моделирование вентильно-индукторного привода с использованием резонансного преобразователя в цепи инвертора/ М.В. Москалев, М.А. Слепцов// Вестник МЭИ - М.: Изд-во МЭИ, 2013 - №2-С.95-101.

4. Москалев М.В. Резонансный преобразователь для вентильно-индукторного привода/ М.В. Москалев, А.И. Маматов, М.А. Слепцов// Материалы конференции Федоровские чтения 2011.- М.: Изд-во МЭИ, 2011. - С.145-146.

5. Москалев М.В. Резонансный преобразователь с активной цепью ограничения напряжения как решение вопроса электромагнитной совместимости вентильно-индукторного привода/ М.В. Москалев, М.А. Слепцов// Труды ежегодной Научно - Технической Конференции «Молодые специалисты ФГУП ВЭИ»М., 2012;

6. Москалев М.В. Инвертор для вентильно-индукторного привода с улучшенной электромагнитной совместимостью/ М.В. Москалев, М.А. Слепцов// Труды XIV Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты».-Крым, Алушта, 2012.-С. 174-176.

Структура и объем работы

Диссертация общим объемом 170 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников (108 наименований) и четырех приложений. В работе 7 таблиц и 104 рисунка.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Москалев, Максим Викторович

5.6 Выводы по главе 5

1. Определены характеристики ИМ мощностью 50кВт и инвертора для нее, выбраны полупроводниковые приборы с охладителями и элементы КРП.

2. Проведено эскизное проектирование исходного ВИП и ВИП с КРП в цепи инвертора, определены массогабаритные показатели этих систем.

3. Выполнен проверочный расчет на допустимый нагрев IGBT модулей в программе Semisel. По результатам расчета с использований данных имитационного моделирования, выявлено, что КПД инвертора с КРП в цепи инвертора практически не отличается (больше на 1,7%) от КПД исходного привода. Суммарная масса всего привода, включая инвертор, элементы резонансного контура, ИМ и электрохимические конденсаторные модули так же практически одинакова: масса привода с КРП в цепи инвертора на 1,8% больше. Иными словами, удалось незначительно увеличить КПД привода за счет незначительного увеличения массы.

4. Удалось достичь уменьшения на 30% объема элементов инвертора привода с КРП в цепи инвертора благодаря использованию менее производительной системы охлаждения, так как динамические потери в ключах инвертора существенно снижены. Это привело к незначительному увеличению на 11% температуры кристалла IGBT модуля в инверторе с КРП, однако максимальная температура сборки не превышает допустимую температуру модуля в 125 °С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении работы по исследованию возможности создания тягового энергоэффективного инвертора ВИП с улучшенной ЭМС инвертора были получены следующие результаты:

1. Доказано, что применение КРП положительно сказывается на ЭМС привода: общее распределение гармоник в спектре потребляемого тока благоприятнее, субгармоники имеют в несколько раз меньшую амплитуду, чем в обычном инверторе. При этом ярко выраженные максимумы в спектре проявляются на частотах, кратных несущей частоте ШИМ, что позволяет использовать узкополосные фильтры для улучшения ЭМС.

2. Показана энергетическая целесообразность применения КРП в составе ТЭП при частоте коммутации выше 10 кГц в режимах, близких к номинальному: в несколько раз снижены динамические потери в силовых транзисторах, суммарные потери несколько ниже, чем в обычном инверторе, КПД ВИП с КРП практически не отличается от КПД обычного привода. Уменьшенные динамические потери позволяют увеличить частоту коммутации ключей до 50 кГц для привода средней мощности (от нескольких кВт до 100кВт).

3. Увеличена надежность инвертора, которая определяется условиями работы силовых транзисторов: существенно снижена скорость изменения напряжения на силовых полупроводниковых элементах ниже значения ЮООВ/мкс при частоте коммутации 50 кГц, при этом перенапряжения в силовой цепи уменьшены практически до нулевого значения.

4. Разработан алгоритм управления ВИП с КРП, обеспечивающий работу при- • вода в основных режимах, в том числе рекуперативного торможения и ШИМ формы тока. Несущая частота ШИМ и частота резонансного контура должны находиться в соотношении 1/5 для стабильной работы преобразователя.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АД - асинхронный двигатель

АЦП - аналогово-цифровой преобразователь

ВАХ - вольтамперная характеристика

ВИП - вентильно-индукторный привод

ГЭТ - городской электрический транспорт

ДМ - дельта модуляция

ДПТ - двигатель постоянного тока

ДПФ - дискретное преобразование Фурье

ИМ - индукторная машина

ИСУ - импульсная система управления

КЗ - короткое замыкание

КПД - коэффициент полезного действия

КРП - квазирезонансный преобразователь

ПИД - пропорционально-интегрально-дифференциальный

Пс - преобразований в секунду

ПЧ - преобразователь частоты

РП - резонансный преобразователь

СДМ - сигма-дельта модуляция

СМ - синхронная машина

СУ - система управления

ТЭП - тяговый электропривод

XX - холостой ход

ШИМ — широтно-импульсная модуляция ЭДС - электродвижущая сила ЭМВ - электромагнитное воздействие ЭМС - электромагнитная совместимость

DSP - digital signal processor (цифровой сигнальный процессор)

ESR - equivalent series resistance (эквивалентное последовательное сопротивление)

GTO - gate Turn off Thyristor (запираемый тиристор)

IGBT - insulated-gate bipolar transistor (биполярный транзистор с изолированным затвором)

MOSFET - metal-oxide-semiconductor field effect transistor (металл — оксид — полупроводник)

THD - total harmonic distortion (коэффициент нелинейных искажений)

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Москалев, Максим Викторович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Амелькин A.B. Торможение одноименно-полюсных индукторных машин/ A.B. Амелькин, A.B. Сафронов, М.Г. Колобов // Материалы девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов.- М. : Изд-во МЭИ, 2003. - Т. 2. - С. 143-144.

2. Асташев М.Г. Разработка и исследование преобразователей для вентильно-индукторных двигателей с конфигурируемыми обмотками: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук/ М.Г. Асташев. - М.: Полиграфический центр МЭИ (ТУ), 2010. - 20с.

3. Бычков М.Г. Основы теории, управление и проектирование вентильно-индукторного электропривода: дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук/ М.Г. Бычков. - М., 1999. - 354с.

4. Виноградов А. Бездатчиковый электропривод подъемно-транспортных механизмов/ А. Виноградов, А. Сибирцев, С. Журавлев// Силовая электроника. - СПб.: ООО "Медиа КиТ", 2007 г. - №11. - С.46-52.

5. Глухенький Т.Г. Разработка и исследование бездатчиковых систем управления вентильно-индукторными электродвигателями: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. / Т.Г. Глухенький. - Чебоксары, 2003. - 140с.

6. Долбилин Е.В. Математическое моделирование системы ДВС -вентильный стартер - генератор/ Е.В. Долбилин, В.В. Марков, Тхиеу Нгу-ен Куанг и др.// Материалы Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) "Автомобиле-и тракторостроение в России: Приоритеты развития и подготовка кадров", посвященной 145-летию МГТУ "МАМИ". - М.: МГТУ "МАМИ", 2010.Т. З.-С. 23-33.

7. Дьяконов В. П. Simulink 5/6/7: Самоучитель/ В.П. Дьяконов. - М.: ДМК-Пресс, 2008. - 784с.

8. Жемеров Г.Г. Расчет мощности потерь и температуры структуры транзисторно-диодных модулей при компьютерном моделировании преобразователей/ Г.Г. Жемеров, В.В. Ивахно, О.И. Ковальчук// Электротехника и электромеханика. - Харьков: Национальный технический университет Харьковский политехнический институт, 2011 г. - № 4. - С.21-28.

9. Закладной А.Н. Энергоэффективный электропривод с вентильными двигателями. Монография/ А.Н. Закладной, O.A. Закладной. - Киев: Либра, 2012.- 187 с.

Ю.Замаруев В.В. Определение динамических потерь в полупроводниковых ключах устройств силовой электроники в среде MATLAB/Simulink/ В.В. Замаруев, В.В. Ивахно; под ред. В.В. Замаруева// Проектирование инженерных и научных приложений в среде: материалы V Международной научной конференции. - Харьков: БЭТ, 2011. - С.623-631.

П.Зиновьев Г.С. Электромагнитная совместимость устройств силовой электроники (электроэнергетический аспект): Учеб. пособие/ Г.С. Зиновьев. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. - 91с.

12.3латин П.А. Электромобили и гибридные автомобили/ П.А. Златин, В.А. Кеменов, И.П. Ксеневич - М.: Агроконсалт, 2004. - 416с.

1 З.Ильинский Н.Ф. Проектирование вентильно-индукторных машин общепромышленного назначения/ Н.Ф. Ильинский, И. Штайнбрунн, Ю.И. Прудникова и др.// Вестник МЭИ.- М.: Изд-во МЭИ, 2004 - №1.- С.37-43.

14.Ильинский Н.Ф. Основы электропривода/ Н.Ф. Ильинский.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Изд-во МЭИ, 2003,- 220с.

15.Истомина H.H. Математическая модель вентильно-индукторного двигателя/ H.H. Истомина// Електромехашчш i енергозбер1гаюч1 системи. - Кременчук: Кременчуц. держ. пол1техн. ун-т îm. M. Остро-градського, 2009. - №3. - С.41-44.

16.Караулов В.Н. Метод расчета условий на зажимах вентильного индукторно-реактивного двигателя для обеспечения заданного закона изменения момента/ В.Н. Караулов, А.К. Громов// Вестник ИГУЭ.-

Иваново: ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», 2005. - №3. -С.1-3.

17.Киреев А.В. Снижение пульсаций момента в приводе с индукторным тяговым двигателем/ А.В. Киреев, Г.П. Копонов// Вестник ВЭлНИИ. -Новочеркасск: ОАО "Всерос. и.- и проектно-конструкт. ин-т электровозостроения (ОАО ВЭлНИИ, 2005,- №2(49). - С.27-34.

18.Киреев А. В. Влияние пульсаций ращающего момента реактивного индукторного двигателя на механическую часть электропоезда/ А.В. Киреев, С.А. Пахомин// Вестник ВЭлНИИ- Новочеркасск : ОАО "Всерос. и.- и проектно-конструкт. ин-т электровозостроения (ОАО ВЭлНИИ), 2007.-№1(53).-С.81-91.

19.Козаченко В. Цифровое векторное управление вентильно-индукторными двигателями с независимым возбуждением/ В. Козаченко, А. Анучин// Компоненты и технологии. - СПб: Файнстрит, 2004 - №8 - С.166-170.

20.Козаченко В. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам/ В. Козаченко// Chip News/Engineering Microelectronics- М.: ГУП НПЦ «ЭЛВИС», 1999 - №1- С.1-15.

21.Колобов М.Г. Гибридный накопитель энергии для транспорта/ М.Г. Колобов, В.И. Климов, А.В. Дубинин и др.// Электричество - М.: Изд-во Знак, 2011,- №10. - С.26-30.

22.Колпаков А. Проблемы электромагнитной совместимости мощных импульсных преобразователей/ А. Колпаков, Л. Журавлев// Силовая электроника,- СПб.: ООО "Медиа КиТ", 2006. - №2. - С. 40-46.

23.Колпаков А. Перспективы развития электропривода/ А. Колпаков// Силовая электроника. - СПб.: ООО "Медиа КиТ", 2004,- №1,- С.46-48.

24.Королев В.В. Вентильно-индукторные электромеханические преобразователи в современном автомобиле /В.В. Королев// Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле-тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров»,

посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ».- М.: МГТУ «МАМИ», 2010. — Т. 3. - С.46-54.

25.Кузнецов В. А. Дискретная математическая модель вентильно-индукторного двигателя/ В.А. Кузнецов, A.B. Матвеев// Электричество. -М. : Изд-во Знак, 2000. - №8. - С.22-27.

26.Кузнецов В.А. Вентильно-индукторные двигатели/ В.А. Кузнецов, В.А. Кузьмичев. - М.: Изд-во МЭИ, 2003. - 70с.

27.Любарский Б.Г. Моделирование электроприводов на основе реактивных индукторных двигателей в среде Matlab Simulink/ Б.Г. Любарский, Е.С, Рябов; под ред. Замаруева В. В.// Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB: Материалы V международной научной конференции. - Харьков: БЭТ, 2011. - С.404-424.

28.Москалев М.В. Моделирование вентильно-индукторного привода с использованием резонансного преобразователя в цепи инвертора/ М.В. Москалев, М.А. Слепцов// Вестник МЭИ - М.: Изд-во МЭИ, 2013 - №2-С.95-101 .

29.Москалев М.В. Резонансный преобразователь для вентильно-индукторного привода/ М.В. Москалев, А.И. Маматов, М.А. Слепцов// Материалы конференции Федоровские чтения 2011- М.: Изд-во МЭИ, 2011.- С.145-146.

30.Нейман В.Ю. Моделирование в FEMM магнитного поля для расчета тяговых характеристик электромагнитных двигателей постоянного тока/ В.Ю. Нейман, A.A. Петрова// Сборник научных трудов НГТУ. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. - №2(52). - С.101-108.

31.Пахомин С.А. Пульсации момента тягвого реактивного индукторного двигателя в режиме ограничения тока/ С.А. Пахомин, A.B. Киреев// Известия высших учебных заведений.Электромеханика. - Новочеркасск: Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), 2004.- №1. - С.25-25.

32.Пеньков А.А.Снстемы управления импульсными преобразователями на основе энергетических соотношений/ A.A. Пеньков, К.Н. Строев, H.H. Строев //Материалы IX Симпозиума "Электротехника 2030".- 2007-доклад 5.10.

33.Ревко A.C. Квазирезонансные импульсные преобразователи для систем точного электропривода постоянного тока: дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук/ A.C. Ревко. - Чернигов, 2004. - 139с.

34.Рымша В.В. Моделирование режимов работы вентильного индукторного двигателя/ В.В. Рымша, И.Н. Радимов, O.E. Малеваный// Электротехника и электромеханика. Харьков: Национальный технический университет Харьковский политехнический институт, 2002. - №2. - С.60-64.

35.Силкин Е. Применение нулевых схем инверторов тока с квазирезонансной коммутацией/ Е.Силкин// Силовая электроника. - СПб : ООО "Медиа КиТ", 2005. - №3. - С.84-87.

36.Слепцов М.А. Основы электрического транспорта/ М.А. Слепцов, Г.П. Долаберидзе, A.B. Прокопович и др. - М.: Академия, 2006. - 464 с.

37.Слепцов М.А. Моделирование тягового вентильно-индукторного привода для автономных транспортных средств/ М.А. Слепцов, А.И. Маматов, М.В. Москалев // Электричество. - М.: Изд-во Знак, 2011.-№10. - С.31-35.

38. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием/ Г.Г. Соколовский. - М.: Академия, 2006. - 266с.

39.Тихомиров В.А. Сравнительный анализ гармонического состава сетевого тока управляемых выпрямителей и преобразователей частоты/ В.А. Тихомиров, C.B. Хватов// Труды Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева: Электротехника и электроэнергетика - Нижний Новгород: Изд-во НГТУ им. P.E. Алексеева, 2011. - №3(90). - С.204-214.

40.Фролов Ю. М. Состояние и тенденции развития электропривода/ Ю.М. Фролов// Электротехнические комплексы и системы управления. -

Воронеж: Воронежский инновационно-технологический центр, 2006. -№1. С.4-10.

41.Харлов Н. Н. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: Учебное пособие/ Н.Н. Харлов. - Томск: Изд-во ТПУ, 2007. - 207с.

42.Черкашин Ю. Расчет дросселей с магнитопроводом при произвольной форме тока/ Ю. Черкашин// Силовая электроника. - СПб : ООО "Медиа КиТ", 2008. - № 3. - С.20-25.

43.Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MatLab. SimPowerSystems и Simulink/ И.В. Черных. - М.: ДМК Пресс, 2007.- 288с.

44.Шергин В. Е. Математическое исследование различных типов схем статического преобразования электроэнергии/ В.Е. Шергин// ЭФТЖ-Алтай : Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова, 2009. - №4. - С.35-47.

45.Шумахер У. Полупроводниковая электроника. Техническая информация, технологии и характеристики/ У. Шумахер. - Мюнхен, 2004. - 588с.

46.Bachmann G. Comparison of PWM Operated Resonant DC-Voltage Link Inverters/ G. Bachmann, P. Mutschler// EPE.- 1999. - Vol. 2. - topic2a.

47.Blaabjerg F. Improved Digital Current Control Methods in Switched Reluctance Motor Drives/ F. Blaabjerg, P.C. Kjaer, P. Omand// IEEE Transactions on power electronics.- 1999. - №3. - Vol. 14. - pp. 563-572.

48.Boudouda M. Simulation and Determination of the laws control of the SRM for the Integrated Starter Generator application/ M. Boudouda, F. Naceri, A. Hamzaoui// International Journal of Science and Techniques of Automatic control & computer engineeging (IJ-STA).- 2008.- №1- Vol.2.- pp. 442-455.

49.Cárdenas R. Sensorless Control for a Switched Reluctance Wind Generator, Based on Current Slopes and Neural Networks/ R. Cárdenas, E. Echenique, J. Dixon// IEEE Transactions on industrial electronics.- 2009. - №3- Vol. 56. -pp. 817-825.

50.Casadei D. Wounded Rotor Salient Pole Synchronous Machine Drive for the Traction System of Electric Vehicles/ D. Casadei, C. Rossi, L. Zarri// Industry

60.Elwakil E. Critical review of convwerter topologies for switherd reluctance motor drive/ E. Elwakil, M. Darwish// International review of electrical engeneering (I.R.R.E.E.)2007.- Vol. 2,- pp. 50-58.

61.Emadi A. Energy-Efficient Electric Motors/A. Emadi-Marcel Dekker Inc., 2004.

62.Gao Y. Speed Control of Switched Reluctance Motors: Master's thesis/ Y. Gao- Hong Kong:The Hong Kong University of Science and Technology.-2000.

63.Grbo Z. A Novel Power Inverter for Switched Reluctance Motor/ Z. Grbo, S. Vukosavic, E. Levi// Facta Universitatis Elec. Energ- 2005 - №18 - pp.453465.

64.Guo H.-J. A New SRM Integrated with Wheel and its Application in EV/ H.-J. Guo, T. Watanabe, O. Ichinokura// EPE-PEMC.- 2004.- p.A14164.

65.Haberberger M.Novel protection strategy for current interruptions in IGBT current source inverters/ M. Haberberger, F.W. Fuchs// Power Electronics Specialists Conference IEEE 35th Annual.- 2004.- №1,- Vol.1.- pp. 558-564.

66.Hai-Jiao G. Basic Research of Regenerative Braking Process for Switched Reluctance Motor Based EV/ G. Hai-Jiao, G. Hiroki, I. Osamu// EPE-PEMC.-2004-p. A14773.

67.Hiromichi T. Switching Loss Evaluation of Active Gate Controlled IGBT/ T. Hiromichi, T. Makoto, M. Toshiaki// EPE-PEMC 2004,- Riga, Latvia, 2004.

68.Hong Z. A Resonant DC Link Inverter For An Electric Veichle/ Z. Hong, R. Duke, S. Round// Journal of Electrical and Electronics Engineering- 2000-№21.- pp. 65-71.

69.1nderka R. B. Control of switched reluctance drives for electric vehicle applications/ R.B. Inderka, M. Menne, R.W.A.A. De Donker// IEEE Trans, on Ind. Electron.- 2002,- №1.- Vol. 49.- pp. 48-53.

70.Jahns T. M. Recent advances in power electronics technology for industrial and traction machine drives/ T.M. Jahns, V. Blasko// Proceedings of the IEEE-2001.-№6.- Vol.89.- pp. 963-975.

82.Lu Y. Instantaneous Torque Control of Switched Reluctance Motors: Ph.D. thesis/ Y. Lu - Knoxville: The University of Tennessee, 2002 - 72p.

83.Luk P. Direct Torque Sensorless Control for Switched Reluctance Motor Drives/ P. Luk, P. Jinupun- UK, 1999.

84.Matveev A. Development of methods, algorithms and software for optimal design of switched reluctance drives: Proefschrift/ A. Matveev- Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2006 - 199p.

85.Miller T. J. E. Electronic Control of Switched Reluctance Machines/ T.J.E. Miller.- Oxford: Newnes, 2001,- 272p.

86.Munk-Nielsen S. Resonant DC Link Converters/ S. Munk-Nielsen; auth. P. Kazmierkowski Marian, R. Krishnan, F. Blaabjerg// Control in Power Electronics: selected problems - San Diego, California: Academic Press, 2002-pp. 45-59.

87.Munk-Nielsen S. Three Phase Resonant DC Link Converters. Analysis and Simulation: Ph.D. Thesis/ S. Munk-Nielsen - Denmark, Aalborg: Aalborg University, 1997.

88.Mutschler P. Comparison of soft switched IGBT Inverters/ P. Mutschier, G. Bachmann//PCIM.-Nürnberg, 1999.- pp.469-474.

89.Muttaqi K. M. Electromagnetic Interference Generated from Fast Switching Power Electronic Devices/ K.M. Muttaqi, M.E. Haque // International Journal of Innovations in Energy Systems and Power - 2008-№1.-Vol. 3- pp. 19-23.

90.Nashed N. F. Automatic Turn-off Angle Control for High Speed SRM Drives/ N. F. Nashed, K. Ohyama, K. Aso// Journal of Power Electronics - 2007 - №1-Vol. 7,- pp. 81-88.

91.Ott H. W. Noise Reduction Techniques in Electronic Systems/ H.W. Ott - New York, USA: Wiley-Interscience, 1988,-294p.

92.Park S. S. New Series Resonant Converter for Variable Reluctance Motor Drive: Research report 92-9/ S.S. Park, T.A. Lipo// WEMPEC.- Wiskonsin: University of Wisconsin-Madison, 1992.

93.Satoshi F. Design of outer-rotor-type multipolar switched reluctance motor for electric vehicle/ F. Satoshi, I. Kazumi, S. Kikuchi et. al.// Journal of Applied Physics.- 2006,- №8.-Vol. 99.- pp. 08R324-08R324-3.

94.Shukla J. and Fernandes B. G. Three-phase soft-switched PWM inverter for motor drive application/ J. Shukla, B.G. Fernandes// IET Electr. Power Appl-2007.-№1.-Vol. l.-pp. 93-104.

95.Soares F. Simulation of a 6/4 Switched Reluctance Motor Based on Matlab/Simulink Environment/ F. Soares, P.J. Costa Branco// IEEE Trans, on Aerospace and Electronic Systems.- 2001 - №3 - Vol. 37.- pp. 989-1009.

96.Taha S. U. A Quasi-resonant Soft Switching 48-pulse PWM Inverter with Closed Loop Current Control for the Realization of Static Synchronous Series Compensator (SSSC)/ S. U. Taha, M. Saad// Australian Journal of Basic and Applied Sciences.- 1999,-№3.-Vol. 3.-pp. 1814-1826.

97.Torsten W. Design and Construction Modifications of Switched Reluctance Machines: Ph.D. thesis/ W. Torsten- Warsaw: Warsaw University of technology, 2008.- 15 lp.

98.Venkataramanan G. Pulse Width Modulation with Resonant DC Link Converters/ G. Venkataramanan, M. Deepakraj, M. Divan// IEEE Trans, on Ind. Appl 1993,-№1.-Vol. 29.-pp. 113-120.

99.Venkatesan G. and Arumugam R. Power Factor Improvement in Switched Reluctance Motor Drive/ G. Venkatesan, R. Arumugam// Advances in Electrical and Computer Engineering - 2010 - №1-Vol. 10 - pp. 59-62.

100.Venkatesan G. Modeling and Simulation of a Novel Switched Reluctance Motor Drive System with Power Factor Improvement/ G. Venkatesan, R. Arumugam, M. Vasudevan// American Journal of Applied Sciences - 2006-№1- Vol. 3.-pp. 1649-1654.

101. Wang S. Switched reluctance motor measurements and simulation models/ S. Wang, B. Burton, R.G. Harley// 7th AFRICON Conference in Africa.- 2004,-Vol. 2,-pp. 1161-1167.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 - КАТАЛОГИ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

Транзистор асимметричного моста

SKM150GAL12V

SEMITRANS® 2

SKM150GAL12V

Features

• V-IGBT=e Generation TrenchV-IGBT «Fuji)

• CAL4 = Soft swrtehtng 4 Generation CAL-dtode

• Isolated copper baseplate using D6C technology (Direct Copper Bonding)

• UL recognized, file no E63532

• Increased power cycling capability

• Wish integrated gate resistor

• Low switching losses at high dfdt

Typical Applications*

• DCJDC - conve rter

• Erarx chopper

• Switched reiuctance motor

• DC-Motor

Remarks

• Case temperature limited to Tc = 125*0 ma* recomm. 1«, = -40 ... +150-C. product rel results vaiid for T)= 150=

Absolute Symbol i Maximum Ratings Conditions Values Unit

ЮВТ

VCEB T| = 25»C 1200 V

«С Te = 25 *C 231 A

Te = 80*C 176 A

Vsmtm, 150 A

to*. 1сям= ЗЙсвош 450 A

Vqes -20 20 V

w Vcc = 720V Vqj S 20 V VcebS 1200 V Tj= 125 "C 10 MS

Tj -40 .„175 •c

hivers« diode

If Tj = 175 *C Te = 25«C 189 A

Tc = 80«C 141 A

■ft«* 150 A

Ifbm 1ты = 3»fcten 450 A

fe» Ц= 10 ins. sm 180". T( = 25*C 900 A

T| -40 .„ 175 •C

Freewhitling diode

If Tj = 175 *C Tt = 25"C 189 A

T„ = 80 *C 141 A

tiftafti 150 A

few Ibw = 450 A

Ь» t, = 10 ms. sm 180*. T, = 25 «С 900 A

ъ -40 .„175 •c

Module

•üRHR = 80 "C 200 A

T-, -40 ...125 •C

V«, AC srais 50Hz. t = 1 mm 4000 V

Char act ei Symbol i sties Conditions mm. typ. max Unrt

ЮВТ

VC6X lc= 150 A T( = 25 "C 1 75 2.20 V

vaE-'5V dNpleve) Tj= 150°C 220 2 50 V

VcEO T| = 25*C 0.94 1.04 V

T| = 150 "C 088 0.98 V

'CSE Vjjs |5V T| = 25*C 5.40 7.7 mil

т,=15оч; 8 80 1013 mfi

Va»* VaE=Vcs.lc = 6mA 5.5 6 65 V

lea VaE = 0V T, = 25 *C 01 03 mA

VŒ = 1200 V T,= 150»C mA

См f=1MH2 9 nF

COM vce-« v Vee-OV 1 = 1 MHz 089 nF

c. 1 = 1 MHz 0 884 nF

Qs Vee = -8V.. + 15 V 1650 nC

Rgw 50 a

© by SEMIKRON

Rev. 3-23.03.2011

3

Радиатор транзисторов инвертора с использованием КРП

Heatsink

Standard в fe/d@ г&шзё сШщ mt Mti Fan m w ko

P 3/120 1 20 0» <100W. 0.167 2.t

3 0.43 (150Wi 0.147

P*1«0 2 20 0,3S{150W-. 0.132 3.1

3 0 36 180W. 8112

( 0 33 ¡20CWf. fit 108

1 34 ft.144

3 0.118

P 3/Э00 3 34 0.3W7 8,3

For isolated power modules

P3

Features

• intended for isolated power modules, SEMfPACK {1 to 4) and SEMfTRANS 2 range

• integrated raete aM<m for easy mounting e?t the modules

. Available in various «engines

. Best tttted tan SKF 3-230-01

. Mounting bar rate available (see sketches)

P3 general profile dimensions

P 3 standard accessories

ОмшэдиФ ** itffi

3x SEMIPACK г

Гпшяап V» ♦ '««акт J-2J04>1

«х

Dwtwwohs mm SEMFAC К 1 3* SEIMPACK 3

RC networ* lor SCMIPACK Ч2И

Mounting bar* {la Ь* inwrtmi tale th* rats)

I

мддь'аиюйг:

© by SEM1KRON

Конденсатор ограничительного контура Сс

1PCOS

Typical applications

For compact design of:

■ Frequency converters

m Industrial and high-end power supplies

■ Solar inverters

Climatic

■ Max. operating temperature: 105 '•C (case) m Climatic category {(EC 60068-1). 40«5/S6

Construction

■ Dielectric: polypropylene (MKP) » Rasoc case (UL 94 V-0)

• Epoxy resin sealing (UL 94 V-0)

Features

* Capacitance values up to f 10 yF

■ high CV product compact

* Excellent self-healing properties

■ Overvottage capabiity

» Low losses with high current capabity

■ High ratability

■ Long useful We

■ RoHS-compatlMe

Terminals

• Parallel wire leads, lead-free tinned

■ 2-pin and 4-pin versions

» Standard lead lengths: 6 -1 mm

■ Special lead lengths are available on request

Marking

Manufacturer's logo, lot number, date code, rated capacitance (coded), capacitance tolerance (code tetter), rated DC voltage

Dimensional drawings

2-p*n version

I w

a

4-pin version

Л JC

Is*

U

Dimensions in mm

Version Lead spacing HE ±04 Lead diameter d, Type

2-pin 27.S 08 B32774D

2-pin 37.5 1.0 B32776E/T

4-pin 37.6 1.2 B32776G

4-pin 52.5 12 B32778G

Delivery mode

Bulk (untaped, lead length 6

•1 mm)

Пмаа read СлЛогашп» мгшфм) ¡npomnt rules X the and of t» document

Page 2 oi 21