Разработка и исследование высокоэффективных алгоритмов управления многоуровневыми преобразователями частоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.12, кандидат наук Иванчин Иван Иванович

• Иванчин Иван Иванович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Иванчин Иван Иванович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СИЛОВОЙ ЧАСТИ МНОГОУРОВНЕВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

1.1 Двухтрансформаторная схема преобразователя

1.2 Схемы с отсекающими диодами

1.3 Схема с многообмоточным трансформатором

1.4 Модульный многоуровневый преобразователь

Выводы к главе

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В МНОГОУРОВНЕВОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ЧАСТОТЫ

2.1 Независимая многоуровневая ШИМ напряжения фазы преобразователя

2.2 Разработка алгоритма многоуровневой векторной ШИМ

2.3 Разработка релейного способа формирования многоуровневого напряжения

2.4 Оценка коэффициента использования напряжения звена постоянного тока в преобразователе напряжения с промежуточным звеном

2.5 Формирования напряжения при шунтирование силовых блоков

2.6 Разработка алгоритма формирования коммутационной функции

2.7 Сравнительный анализ способов формирования напряжения

Выводы к главе

ГЛАВА 3 СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

МОДУЛЬНЫМ МНОГУРОВНЕВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

3.1 Схема и особенности работы преобразователя

3.2 Разработка алгоритмов управления преобразователем на высокой частоте

3.3 Методика расчёта конденсатора силового блока преобразователя

3.4 Разработка алгоритма управления преобразователем на низкой частоте

Выводы к главе

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ МОДУЛЬНОГО МНОГОУРОВНЕВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

4.1 Математическая модель преобразователя частоты

4.2 Опытный образец многоуровневого преобразователя частоты

4.3 Результаты исследований на экспериментальной установке

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акт об использовании результатов ООО НПП «ЭКРА»

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справка о внедрении результатов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование высокоэффективных алгоритмов управления многоуровневыми преобразователями частоты»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Силовая преобразовательная техника на средние напряжения 3-35 кВ приобретает всё более широкое распространение в современном мире. Это обусловлено теми широкими возможностями, которые она может предоставить. Способность регулирования мгновенными параметрами электроэнергии на повышенных напряжениях и мощностях позволяет значительно повысить энергоэффективность и увеличить энергосбережение, что положительно влияет на экономику и производство во всех отраслях промышленности, использующих электроэнергию.

Эффективность управляемого преобразования электроэнергии связана как с развитием силовых полупроводниковых приборов и различных структурных схем силовых преобразователей, так и способами формирования коммутационной функции для управления силовыми ключами преобразователя. Отечественная школа имеет обширный опыт создания преобразовательной техники на основе тиристоров, выпускаемых в нашей стране начиная с 1961 г. и обладающих низкими потерями в проводящем состоянии, устойчивостью к кратковременным перегрузкам и относительно простой аналоговой реализацией системы управления [1, 29, 49, 61, 71]. В 1990-е годы на рынке получил распространение новый силовой полупроводниковый прибор IGBT, объединивший в себе положительные качества биполярного и полевого транзистора: полную управляемость, высокое быстродействие и малую мощность цепей управления. Развитие IGBT оказало существенное влияние на преобразовательную технику, предназначенную для управления электрическими машинами переменного тока [6, 23, 26, 30, 82, 111]. Параллельно развивались силовые схемы преобразователей частоты, в особенности для силовых преобразователей на средние и высокие напряжения. Оптимально выбранная силовая схема уменьшает стоимость изготовления и эксплуатации преобразователя и может придать преобразователю новые свойства, например, рекуперацию электроэнергии. Применение многоуровневых схем

увеличивает количество силовых приборов, уменьшая их номинальное напряжение, что позволяет использовать более надёжные, экономичные и работающие на меньшей частоте коммутаций, а, следовательно, и с меньшими динамическими потерями, силовые ключи. Увеличение количества уровней напряжения в многоуровневых схемах преобразователей частоты, улучшает гармонический состав выходного напряжения и может увеличить пульсность схемы выпрямления, что значительно снижает негативное воздействие преобразователя на сеть. Многоуровневые преобразователи с активной схемой выпрямления, способны к рекуперации энергии в сеть, что приводит к повышению эффективности электропривода. Современные многоуровневые активные схемы выпрямителей также способны работать в режиме активных фильтров гармоник и компенсаторов реактивной мощности, значительно снижая воздействие нелинейных потребителей электроэнергии на сеть [9, 26, 36, 47, 76, 77, 88, 98, 107].

Актуален вопрос вычисления коммутационной функции преобразователя при формировании выходного напряжения. Способ формирования напряжения преобразователем оказывает существенное влияние на показатели качества напряжения и тока, потери электроэнергии, а, следовательно, и эффективность самого преобразователя и требования системе управления.

Комплексный подход к построению оптимальных структур преобразователей частоты и разработке эффективных алгоритмов управления ими определяет актуальность и новизну диссертационной работы.

Степень разработанности темы исследования. В нашей стране исследования по схемотехнике и управлению силовой преобразовательной техникой, а также способам формирования выходного напряжения нашли отражения в трудах Чиженко И. М., Поздеева А. Д., Онищенко Г. Б., Шрейнера Р. Т., Белова А. Г., Охоткина Г. П., Томасова В. С. Козярука А. Е., Пронина М. В., Зиновьева Г. С. [4, 6, 8, 11, 17, 29, 52, 53, 58-60, 71, 75] Из зарубежных авторов можно отметить Corzine K. A., Rodriguez J., Marqurdt A., Fasel S. S., Hammond P. W., Neacsu D. O., Hagiwara M. [83, 88, 91, 93, 98, 102, 108]. При всей полноте изученности общей теории и практики силовой преобразовательной техники, для

средних напряжений 3-35 кВ, в особенности многоуровневых преобразователей, предполагающих увеличение количества коммутируемых приборов и разнообразие топологий силовых схем, остаются нераскрытые вопросы. В большей степени это касается оптимальности выбранного решения с точки зрения задач, решаемых с помощью силового преобразователя. Следует, при этом, принимать во внимание технические и экономические особенности, оказывающие существенное влияние на реализацию выбранного решения. Из существующих на сегодняшний момент обзоров силовых схем преобразователей среднего напряжения [9, 20, 22, 47, 63, 65, 66, 72, 88, 93, 104] затруднен выбор оптимального решения с учётом экономических затрат, решаемых задач и способов формирования коммутационной функции одновременно.

Вопросу формирования выходного напряжения с помощью многоуровневого преобразователя также посвящены множество статей и работ [2, 10, 12-18, 42-45, 64, 67-70, 73, 74, 87, 97, 106]. При этом анализ и обоснование оптимального выбора способа формирования напряжения с учётом последующего вычисления коммутационной функции управления силовыми ключами для различных топологий силовых схем и возможных аварийный режимов, по мнению автора, нуждается в дополнительных исследованиях.

Следует отметить, что для модульных многоуровневых преобразователей существует вопрос выбора оптимальных величин емкостей и индуктивностей пассивных элементов, оказывающих существенное влияние на массогабаритные и экономические показатели устройства. Этому посвящен ряд статей [100, 103, 113, 114], однако, влияние реактивной составляющей протекающей мощности на расчёт оптимальной емкости изучено недостаточно полно.

Целью работы являлась разработка методов эффективного управления многоуровневыми преобразователями напряжения по топологии с мостовыми и полумостовыми последовательно соединенными силовыми блоками, инвариантных количеству шунтируемых силовых блоков, и предназначенного для работы на номинальной (высокой) и на низкой частоте выходного напряжения в составе высоковольтного электропривода.

В ходе выполнения работы поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведён сравнительный анализ существующих силовых схем преобразователей частоты среднего напряжения, учитывающий потери, коэффициент мощности, условия увеличения номинального напряжения, возможность рекуперации энергии торможения в сеть и коммутационные состояния силовых приборов при формировании выходного напряжения.

2. Разработан алгоритм вычисления коммутационной функции силовых блоков многоуровневых преобразователей, обеспечивающий эффективное распределение статических и динамических потерь в силовых ключах преобразователя и инвариантный к методу формирования выходного напряжения и тока.

3. Разработан векторный способ формирования напряжения многоуровневого преобразователя, инвариантный к количеству шунтируемых силовых блоков и с максимальным коэффициентом использования по напряжению.

4. Разработан релейный способ формирования тока многоуровневого преобразователя с предельным быстродействием контура тока.

5. Разработана методика расчета емкости конденсатора полумостового силового блока многоуровневого преобразователя с учётом реактивной составляющей протекающей мощности.

6. Разработан алгоритм управления многоуровневым преобразователем по силовой схеме с полумостовыми силовыми блоками для работы на пониженной частоте напряжения инвертора и с регулированием коэффициента мощности активным выпрямителем.

Научная новизна.

1. Предложен алгоритм распределения коммутаций силовых приборов многоуровневого преобразователя, отличающийся от известных тем, что путём разделения процесса модуляции и табличного вычисления коммутационной функции обеспечивается независимость от метода формирования напряжения и увеличивается эффективность использования разработанного способа.

2. Разработан способ релейного регулирования тока многоуровневого преобразователя, отличающийся от известных селективностью формирования приращения управляющего воздействия, что повышает эффективность системы управления обеспечением предельного быстродействия контура тока для многоуровневых преобразователей частоты.

3. Разработана методика расчёта емкости конденсатора полумостового силового блока, отличающаяся от известных тем, что полученное аналитическое выражение учитывает зависимость изменения энергии за период от угла сдвига между напряжением и током и способствует увеличению точность расчёта емкости и снижению себестоимости преобразователя.

4. Разработаны высокоэффективные алгоритмы управления многоуровневым преобразователем частоты с последовательно соединёнными полумостовыми силовыми блоками, отличающиеся от известных тем, что обеспечивают регулирование активной и реактивной мощности, как на номинальной (высокой), так и на низкой частоте формируемого напряжения с минимальными гармоническими искажениями.

Теоретическая и практическая значимость.

1. Разработаны математические модели для различных способов формирования желаемого многоуровневого напряжения: независимая фазная, векторная, с релейным контуром тока, с учётом шунтирования уровней с аварийными силовыми блоками, включающие последующее формирование и распределение коммутационной функции управления силовыми ключами. Модели позволяют проводить анализ, сравнение и выбор оптимального способа.

2. Полученная формула расчета емкости конденсатора позволяет проанализировать влияние реактивной составляющей мощности, что актуально, например, для устройств регулирования качества электроэнергии, и обеспечивает оптимальные массогабаритные и экономические показатели преобразователя.

3. Разработанные способы управления многоуровневым преобразователем по силовой схеме ММС (Modular Multilevel Converter), номинальное напряжение которого может быть увеличено изменением количества последовательно

соединенных полумостовых силовых блоков, позволяют реализовать преобразовательную технику для высоких напряжений постоянного тока.

Методология и методы исследования.

В работе применялись методы теоритических и эмпирических исследований. В частности, методы теории автоматического управления, нелинейных и дискретных систем управления, теории функций комплексной переменной, векторной алгебры, теории решения экстремальных задач и математического моделирования.

Положения, выносимые на защиту.

1. Алгоритм распределения коммутационной функции многоуровневого преобразователя напряжения с силовыми блоками по мостовой и полумостовой схемам, отличающиеся простотой и инвариантностью к количеству силовых блоков и к способу формирования напряжения и тока, что повышает эффективность применения разработанного алгоритма.

2. Способ векторного формирования напряжения трёхфазным многоуровневым преобразователем, позволяющий снизить динамические потери силовых полупроводниковых ключей преобразователя, уменьшить коэффициент гармонических искажений формируемого напряжения, повысить эффективность формирования напряжения многоуровневого преобразователя, упростить алгоритмы шунтирования аварийных силовых блоков.

3. Способ релейного регулирования тока многоуровневого преобразователя, обеспечивающий предельное быстродействия контура тока с настройкой уровня гармонических искажений выходного напряжения и ограничения частоты коммутации силовых полупроводниковых ключей преобразователя.

4. Методика расчета емкости конденсатора полумостового силового блока многоуровневого преобразователя с учётом реактивной составляющей мощности, способствующая увеличению точности расчёта емкости, что увеличивает эффективность расходования средств на изготовление преобразователя.

5. Система управления модульным многоуровневым преобразователем напряжения с силовыми блоками по полумостовой схеме, позволяющая

формировать силовое напряжение инвертора в расширенном диапазоне частот и регулировать угол сдвига между напряжением и током выпрямителя.

Степень достоверности полученных в результате выполнения диссертационной работы выводов и данных оценивается близкой сходимостью результатов математического моделирования в пакете программ Matlab с результатами экспериментальных данных работы преобразователей частоты серии ЭСН и ЭМСН на напряжения 6-10 кВ, мощностью до 8 МВт.

Соответствие специальности.

Диссертационная работа соответствует научной специальности 05.09.12 -Силовая электроника в областях исследований:

- Теоретический анализ и экспериментальные исследования процессов преобразования (выпрямления, инвертирования, импульсного, частотного и фазочастотного регулирования и т.п.) в устройствах силовой электроники с целью улучшения их технико-экономических и эксплуатационных характеристик (п. 2).

- Оптимизация преобразователей, их отдельных, функциональных узлов и элементов (п. 3).

- Математическое и схемотехническое моделирование преобразовательных устройств (п. 4).

Объектом исследования является многоуровневый преобразователь частоты среднего напряжения, предметом исследования является система управления формированием напряжения многоуровневыми преобразователями.

Апробация результатов работы.

Основные выводы и данные диссертационной работы докладывались и опубликовывались на Международных конференциях по автоматизированному электроприводу АЭП-2010 (г. Тула), АЭП-2016 (г. Пермь), АЭП-2018 (г. Новочеркасск), АЭП-2020 (г. Санкт-Петербург), Международной научно-технической конференции, посвященной 175-летию со дня рождения Н.Н. Бенардоса. (г. Иваново, 2017).

Материалы диссертации нашли отражение в 14 трудах опубликованных автором (в том числе 3 патента РФ на полезную модель).

Реализация результатов работы. Разработанные и представленные в диссертационной работе методы и способы управления многоуровневым преобразователем применялись при создании и используются в системах управления, построенных на цифровых сигнальных процессорах и программируемых логических интегральных схемах, выпускаемых ООО НПП "ЭКРА" преобразователях среднего напряжения серий ЭСН и ЭМСН мощностью до 8 МВт.

Структура диссертации соответствуют последовательности решения поставленных задач, состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 114 наименований и приложений. Общий объем диссертации 146 страниц, 76 рисунков и 3 таблицы.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СИЛОВОЙ ЧАСТИ МНОГОУРОВНЕВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

Существует широкое разнообразие преобразователей частоты среднего напряжения, имеющих различную схемную реализацию силовой части [9, 17, 20, 41, 47, 48, 63, 67-70, 77, 89, 99, 108]. В большей степени это обусловлено стремлением повысить экономическую эффективность устройства, что для силовой преобразовательной техники среднего напряжения означает уменьшение величины коммутируемого напряжения, высокое значение которого приводит к непропорциональному росту стоимости силовых полупроводниковых приборов. С уменьшением величины коммутируемого напряжения снижается уровень генерируемого при коммутациях электромагнитного излучения, что приводит к удешевлению мер, необходимых для обеспечения помехозащищенности и помехоустойчивости устройства.

Важными являются требования к обеспечению повышения качества потребляемой энергии на входе преобразователя частоты, что приводит к необходимости увеличения пульсности используемых схем выпрямления либо применению активных схем выпрямителей [17, 20, 26, 60, 62, 76, 107]. Показатели качества электроэнергии на выходе преобразователя актуальны для продления срока службы подключаемого к преобразователю оборудования. Они достигаются установкой выходных фильтров и увеличению числа уровней формируемого напряжения. С точки же зрения удобства и возможности эксплуатации необходимо обращать внимание на зависимость массогабаритных показателей получаемой системы от выбранной силовой схемы. Структура силовой схемы преобразователя имеет непосредственное отношение к формированию напряжения и, соответственно, расчету коммутационной функции для управления силовыми приборами, а, следовательно, и к аппаратным и программным возможностям системы управления преобразователем.

С точки зрения соединения выходной нагрузки и питающей сети можно провести разделение преобразователей на непосредственные и двухзвенные с промежуточным звеном преобразования [29, 49, 72, 73].

Непосредственные преобразователи характеризуются меньшими массогабаритными показателями. Однако отличаются худшей электромагнитной совместимостью с питающей сетью и нагрузкой вследствие наличия субгармонических составляющих тока и напряжения, а также потреблением реактивной энергии из сети. Данные недостатки приводят к необходимости установки громоздких и дорогостоящих входных фильтров и непосредственные преобразователи, по совокупности качеств, не нашли широкого распространения.

Двухзвенные преобразователи частоты бывают с промежуточным звеном постоянного либо переменного тока. В преобразователях с промежуточным звеном переменного тока входное напряжение сначала преобразуется в напряжение повышенной фиксированной частоты, а затем, во втором звене, в выходное напряжение требуемой частоты. В виду относительной сложности силовой части преобразователя и системы управления, преобразователи данного типа также не нашли широкого распространения.

Преобразователи частоты со звеном постоянного тока в зависимости от основной коммутируемой переменной делятся на инверторы тока (LCI — Load Commutated Inverter) и инверторы напряжения (VSC — Voltage Source Converter) [29, 49, 81, 101, 109].

Инвертор тока (рисунок 1.1) предполагает использование в звене постоянного тока для демпфирования изменения соответствующей коммутируемой переменной — индуктивности, ЭДС самоиндукции которой препятствует изменению тока, сглаживая его колебания. Амплитудное значение выходного тока в таких инверторах регулируется с помощью входного управляемого (тиристорного) выпрямителя. Выходной инвертор выполняет функцию коммутатора, подключая нужную фазу инвертора к звену постоянного тока.

\ \

Вход (сеть) Um = const f = const

A oB OC O-

\ \

Индуктивность IL = const

\ \ \

-O U -O V -o W

Выход (нагрузка) Um = var f = var

\ \

Выпрямитель

Звено постоянного тока

Инвертор

Рисунок 1.1 - Функциональная схема инвертора тока

Наибольшее распространение инверторы тока получили для управления мощными синхронными двигателями. Схемная реализация преобразователя частоты в этом случае позволяет использовать простые однооперационные тиристоры, запирание которых происходит при помощи противо-ЭДС вращения синхронного двигателя. Тиристорная структура позволяет использовать последовательное соединение силовых приборов, понижая класс напряжения отдельного прибора, поэтому инверторы тока отличаются простотой и управления и силовой схемы, а также меньшей стоимостью и габаритами. Однако для обеспечения приемлемого качества потребляемой из сети энергии и электроэнергии на выходе преобразователя необходимо использовать фильтры, которые ухудшают общие массогабаритные показатели. Также можно отметить, что для работы инвертора тока необходимо потребление реактивной энергии из сети, что существенно снижает общий коэффициент мощности преобразователя.

Инверторы напряжения (рисунок 1.2) предполагают использование конденсатора в качестве демпфирующего изменения коммутируемой переменной элемента, емкость которого сглаживает изменения напряжения. Выходной ток, протекающий в нагрузке, регулируется с помощью модуляции напряжения с фиксированными уровнями полностью управляемыми силовыми ключами выходного инвертора. Входная цепь выпрямителя в этом случае должна обеспечить лишь плавный заряд конденсаторов звена постоянного тока, а сам выпрямитель

может быть неуправляемым. Преобразователь частоты с неуправляемым выпрямителем может потреблять из сети лишь совпадающий по знаку с напряжением ток и обеспечивает постоянный, высокий, близкий к единице коэффициент мощности. Кроме того, модуляция выходного напряжения полностью управляемыми силовыми приборами позволяет улучшить гармонический состав выходного напряжения и расширить диапазон применения инверторов этого типа.

\

Вход (сеть) Um = const f = const

A oB oC O-

\

Емкость UC ~ const

\ \ \

\

-o U -O V -o W

Выход (нагрузка) Um = var f = var

\ \ \

Звено

Выпрямитель постоянного Инвертор

тока

Рисунок 1.2 - Функциональная схема инвертора напряжения Данная работа посвящена управлению преобразователями по схемам инверторов напряжения.

Рассмотрим основные из применяемых на средние напряжения схемы.

1.1 Двухтрансформаторная схема преобразователя

С точки зрения применения уже отработанных алгоритмов управления силовыми приборами для преобразователей на среднее напряжение предпочтителен вариант, позволяющий использовать наиболее распространенную трёхфазно-мостовую схему автономного инвертора напряжения, представленную на рисунке 1.3. Данный преобразователь представляет собой трехфазно-мостовые схемы выпрямителя и инвертора, между которыми находится емкостной фильтр, сглаживающий напряжение выпрямителя, уменьшающий внутреннее

сопротивление преобразователя и способного выполнять функцию буфера реактивной энергии для однофазных инверторов. Уменьшение величины коммутируемого напряжения достигается установкой понижающего напряжение трансформатора перед преобразователем [48].

а)

Понижающий Инвертор Повышающий

трансформатор напряжения трансформатор

б)

Рисунок 1.3 - Схема двухтрансформаторного преобразователя, а - силовая схема трёхфазного мостового преобразователя, б - схема подключения трансформаторов

Коэффициент трансформации напряжения понижающего трансформатора выбирается исходя из того, что наиболее распространенные современные низковольтные преобразователи частоты рассчитаны на напряжения 0,4 кВ. и 0,69 кВ. Требуемое номинальное напряжение на высоковольтном электродвигателе получают с помощью повышающего трансформатора, установленного после инвертора. В случае, когда возможна замена высоковольтного электродвигателя на двигатель низкого напряжения 660/380 В, необходимость в повышающем трансформаторе отпадает. Такой вариант обладает самыми оптимальными массогабаритными показателями и минимальной стоимостью преобразователя. Однако недостатком системы без повышающего трансформатора является увеличение тока электродвигателя, что приводит к дополнительному увеличению потерь и ограничивает максимальную мощность электропривода.

Установка повышающего трансформатора решает проблему больших токов электродвигателя, но ведет к другим ограничениям. Регулирование скорости двигателя предполагает работу трансформатора на частотах ниже номинальных 50 Гц. Уменьшение частоты изменения электромагнитного поля увеличивает амплитуду напряжённости магнитного поля сердечника, что приводит к его насыщению и уменьшает передаваемую электромагнитную мощность трансформатора. Всё это обуславливает необходимость завышения мощности повышающего трансформатора и уменьшает глубину регулирования электропривода по скорости. Кроме того, широтно-импульсно модулированное напряжение, подаваемое на трансформатор, приводит к дополнительным потерям, для уменьшения которых перед повышающим трансформатором нужно устанавливать синусный фильтр. Данный фильтр, кроме того, что увеличивает стоимость электропривода, вносит фазовый сдвиг в напряжения и токи двигателя, вследствие чего, практически исключается возможность векторного способа регулирования потокосцеплением электрических машин.

Двухтрансформаторная схема также имеет свойство оказывать негативное влияние на питающую сеть. При использовании двухобмоточного понижающего трансформатора получается 6-ти пульсная схема выпрямления и увеличение мощности электропривода может привести к тому, что влияние на сеть гармонических искажений в токе преобразователя частоты превысит допустимые нормы. Решение проблемы может заключаться в установке дополнительного входного синусного фильтра и увеличении пульсности схемы выпрямления.

Вопросы формирования необходимого напряжения трехфазно-мостовым инвертором широко известны [19, 21, 59, 75]. На фазу двигателя может подаваться всего два уровня напряжения. Положительное значение проходит с помощью включения верхнего ключа инвертора соответствующей фазы. Напряжение отрицательного знака включением нижнего ключа. Кроме указанных выше положительного и отрицательного уровней, для линейного напряжения электродвигателя существует дополнительный нулевой уровень. Он образуется в случае формирования одинаковых уровней напряжения на соответствующих фазах

двигателя. Далее в работе будут рассматриваться многоуровневые схемы преобразователей, формирование фазных и линейного напряжений на выходе двухуровневого инвертора в данной главе представлено схематически на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Пример формирования напряжения 2-х уровневым инвертором Перечисленные недостатки двухтрансформаторной схемы высоковольтного преобразователя частоты, ограничивают её применение в мощных системах электропривода, требующих большой глубины регулирования и высокой точности поддержания скорости. В остальных системах двухтрансформаторная схема имеет неоспоримые преимущества:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Иванчин Иван Иванович, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамович, М. И. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках. / М.И. Абрамович и др. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 432 с.

2. Абулвелеев, И. Р. Принципы построения векторной широтно-импульсной модуляции для трехуровневого инвертора / И. Р. Абулвелеев, Т. Р. Храмшин, Г. П. Корнилов, Г. В. Никифоров // Электротехнические системы и комплексы. - 2016. -№ 4(33). - С. 72-77.

3. Анучин, А. С. Методики расчета параметров цифрового ПИ-регулятора в электроприводе / А. С. Анучин // Электротехника. - 2014. - № 5. - С. 32-39.

4. Белов, Г. А. Структурные динамические модели управляемого выпрямителя / Г. А. Белов // Электричество. - 2020. - № 6. - С. 31-38.

5. Белов, Г. А. Теория автоматического управления: линейные непрерывные системы: учебное пособие / Г. А. Белов. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2011. -281 с.

6. Белов, Г. А. Теория импульсных преобразователей / Г. А. Белов. -Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2016. - 330 с.

7. Белоусов, И. В. Широтно-импульсные преобразователи электрической энергии / Ф. А. Гельвер, В. Ф. Самосейко, В. А. Хомяк. - Санкт-Петербург: Крыловский государственный научный центр, 2019. - 228 с.

8. Борисов, П. А. Расчет и моделирование выпрямителей. Учебное пособие по курсу "Элементы систем автоматики" (Часть I). / П.А. Борисов, В.С. Томасов -СПб: СПб ГУ ИТМО, 2009. - 169 с.

9. Бурдасов, Б. К. Преобразователи частоты для высоковольтных электроприводов переменного тока / Б. К. Бурдасов, С. А. Нестеров, Ю. Б. Федотов // АРМОМ. Серия: Естественные и технические науки. - 2015. - №. 4. - С. 1-15.

10. Васильев, Б. Ю. Повышение эффективности работы силовых полупроводниковых преобразователей на основе векторных алгоритмов управления / Б. Ю. Васильев // Электричество. - 2014. - № 9. - С. 44-51.

11. Васильев, Б. Ю. Увеличение коэффициента использования автономного инвертора при пространственно-векторном управлении / Б. Ю. Васильев, А. Е. Козярук, Д. В. Мардашов // Электротехника. - 2020. - № 4. - С. 14-23

12. Виноградов, А. Б. Анализ энергетических показателей и методика выбора оптимальных алгоритмов широтно-импульсной модуляции для управления трёхфазным инвертором напряжения / А.Б. Виноградов, Д.Б. Изосимов // Электричество. - 2009. - №5. - С. 37-41.

13. Виноградов, А. Б. Разработка алгоритма векторного управления высоковольтным каскадным преобразователем / А. Б. Виноградов, А. А. Коротков // Состояние и перспективы развития электротехнологии : Материалы Международной научно-технической конференции XVII Бенардосовские чтения, Иваново, 29-31 мая 2013 года / Ивановский государственный энергетический университет имени В. И. Ленина. - Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина, 2013. - С. 42-45.

14. Виноградов, А. Б. Разработка алгоритма управления многоуровневым преобразователем / А. Б. Виноградов, С. В. Журавлев, А. А. Коротков // Состояние и перспективы развития электротехнологии. XVI Бенардосовские чтения: Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции, к 130-летию изобретения электродуговой сварки Н. Н. Бенардосом, Иваново, 01-03 июня 2011 года / Федеральное агентство по образованию, ГОУ ВПО "Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина", Академия электротехнических наук Российской Федерации. - Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2011. - С. 35-36.

15. Виноградов, А. Б. Сравнительный анализ энергетических показателей алгоритмов управления высоковольтным многоуровневым преобразователем / А. Б. Виноградов, А. Н. Сибирцев, А. А. Коротков, Д. А. Монов // Труды VII Международной (XVIII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2012, Иваново, 02-04 октября 2012 года. - Иваново:

Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2012. - С. 109-113.

16. Виноградов, А. Б. Управление многоуровневым преобразователем частоты энергоэффективного электропривода / А. Б. Виноградов, А. А. Коротков // Электротехника. - 2017. - № 4. - С. 38-45.

17. Воронцов, А. Г. Гибридные каскадные преобразователи частоты и особенности их управления / А. Г. Воронцов, В. В. Глушаков, М. В. Пронин // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. - 2019. - № 8. - С. 75-84.

18. Воронцов, А. Г. Особенности управления каскадными преобразователями частоты / А. Г. Воронцов, В. В. Глушаков, М. В. Пронин, Ю. А. Сычев // Записки Горного института. - 2020. - Т. 241. - № 1. - С. 37-45.

19. Донской, Н. В. Возникновение постоянных составляющих в выходном напряжении автономных инверторов, управляемых по методу широтно-импульсной модуляции / Н. В. Донской, С. А. Никитин, К. А. Чубуков // Труды V Международной (16 Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. 2007. С. 435-438.

20. Донской, Н. Многоуровневые автономные инверторы для электропривода и электроэнергетики / Н. Донской, А. Иванов, В. Матисон, И. Ушаков // Силовая электроника. - 2008. - № 15. - С. 43-46.

21. Донской, Н. В. Постоянная составляющая в АИН с ШИМ и способы её устранения / Н. В. Донской, К. А. Чубуков // Электротехника. - 2012. - № 1. - С. 27.

22. Донской, Н. В. Преобразователь частоты для двигателей мощностью более 5 МВТ / А. Г. Семенов, Н. В. Селиверстов, А. Г. Сергеев // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: материалы XI всероссийской научно-технической конференции, Чебоксары, 08 июня 2018 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, 2018. - С. 37-38.

23. Донской, Н. В. Регулируемые электроприводы переменного тока / Н. В. Донской. - Чебоксары: Изд-во Чувашского ун-та, 2007. - 204 с.

24. Донской, Н. В. Симметрирование линейных напряжений при шунтировании силовых ячеек многоуровневого преобразователя частоты / Н. В. Донской, А. Г. Сергеев // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Материалы XIII всероссийской научно-технической конференции, Чебоксары, 07 июня 2019 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, 2019. - С. 214-217.

25. Донской, Н. В. Сравнение автономных инверторов напряжения с двухфазной и векторной широтно-импульсными модуляциями / Н. В. Донской, К. А. Чубуков // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Материалы VIII Всероссийской научно-технической конференции, Чебоксары, 05-06 июня 2009 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, 2009. - С. 246-252.

26. Ефимов, А. А. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока / А. А. Ефимов, Р. Т. Шрейнер ; Под редакцией Р.Т. Шрейнера. - Новоуральск: НГТИ, 2001. - 250 с.

27. Жемеров, Г. Г. Моделирование электропривода переменного тока с каскадным многоуровневым инвертором напряжения / Г. Г. Жемеров, Д. В. Тугай, И. Г. Титаренко // Электротехника и электромеханика. - 2013. - № 2. - С. 40-47.

28. Зевеке, Г. В. Основы теории цепей. Учебник для вузов. / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. - 5-е изд., перераб. - Москва: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.

29. Зиновьев, Г. С. Основы силовой электроники /Г. С. Зиновьев. - 4-е изд., испр. и доп. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. - 672 с

30. Иванов, А. Г. Системы управления полупроводниковыми преобразователями / А. Г. Иванов, Г. А. Белов, А. Г. Сергеев. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2010. - 447 с.

31. Иванчин, И. И. Алгоритм коммутаций силовых приборов в многоуровневом инверторе напряжения / И. И. Иванчин // Вестник Чувашского университета. - 2012. - № 3. - С. 109-114.

32. Иванчин, И. И. Векторная и синусоидальная ШИМ в многоуровневом преобразователе напряжения / С. А. Лазарев, И. И. Иванчин // Региональная энергетика и электротехника: проблемы и решения. сб. науч. тр. - Чебоксары, -2010. - С. 179-189.

33. Иванчин, И. И. Особенности управления модульными многоуровневыми преобразователями / И. И. Иванчин // Труды X международной конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2018. Материалы докладов конференции. - 2018. - С. 34-37.

34. Иванчин, И. И. Преобразователь частоты по схеме пятиуровневого инвертора с активным выпрямителем / И. И. Иванчин // Труды IX международной (XX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2016. - 2016. - С. 280-283.

35. Иванчин, И. И. Преобразователь частоты по многоуровневой модульной структуре для автоматизированного электропривода / И. И. Иванчин // Цифровая электротехника: проблемы и достижения. Сборник научных трудов НПП «ЭКРА». Чебоксары, - 2016. - С. 93-97.

36. Иванчин, И. И. Применение активного выпрямителя в электроэнергетических системах / Иванчин И. И. // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XIX Бенардосовские чтения). Материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 175-летию со дня рождения Н.Н. Бенардоса. - 2017. - С. 346-350.

37. Иванчин, И. И. Регулирование сквозным током в модульном многоуровневом преобразователе / И. И. Иванчин // Сборник трудов XI Международной (XXII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2020, Санкт-Петербург, 04-07 октября 2020 года. - Санкт-Петербург: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО", -2021. - С. 24-27.

38. Иванчин, И. И. Релейное регулирование тока в высоковольтном электроприводе / М. И. Альтшуллер, С. А. Лазарев, И. И. Иванчин // Известия

Тульского государственного университета. Технические науки. - 2010. - № 3-2. -С. 3-11.

39. Иванчин, И. И. Релейное регулирование тока в многоуровневом инверторе / С. А. Лазарев, И. И. Иванчин // Труды Академии электротехнических наук Чувашской Республики. - 2007. - № 2. - С. 12-16.

40. Иванчин, И. И. Формирование коммутационной функции с учетом избыточных состояний в многоуровневом инверторе напряжения / И. И. Иванчин // Цифровая электротехника: проблемы и достижения. Сборник научных трудов НПП «ЭКРА». - Чебоксары, - 2013. - С. 85-91.

41. Иванчина, Е. И. Модель высоковольтного частотно-регулируемого электропривода с двумя силовыми блоками в фазе / Е. И. Иванчина // Вестник Чувашского университета. - 2017. - № 3. - С. 56-61.

42. Изосимов, Д. Б. Симплексные алгоритмы управления трехфазным автономным инвертором напряжения с ШИМ / Д. Б. Изосимов, С. Е. Рывкин, С. В. Шевцов // Электротехника. 1993. № 12. С. 14-20.

43. Карташев, Е. Алгоритмы управления многоуровневыми преобразователями напряжения / Е. Карташев, А. Колпаков // Силовая электроника. - 2009. - № 20. - С. 57-65.

44. Колпаков, А. Алгоритмы управления многоуровневыми преобразователями / А. Колпаков, Е. Карташев // Силовая электроника. -2009. -№ 2. - С. 57-65.

45. Коротков, А. А. Новый алгоритм векторного формирования ШИМ высоковольтного преобразователя с минимизацией коммутационных потерь / А. А. Коротков, А. Б. Виноградов // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. - 2013. - № 4. - С. 64-69.

46. Коротков, А. А. Функции компенсации небаланса и шунтирования ячеек алгоритма векторного формирования ШИМ высоковольтного преобразователя / А. А. Коротков, А. Б. Виноградов // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. - 2013. - № 6. - С. 80-85.

47. Лазарев, Г. Б. Высоковольтные преобразователи для частотно-регулируемого электропривода. Построение различных схем // Новости электротехники. - 2005. - № 2(32). - С. 30-36.

48. Лицин, К. В. Анализ технико-экономических параметров системы высоковольтного электропривода переменного тока с промежуточными трансформаторами / К. В. Лицин // Вестник Чувашского университета. - 2019. - № 3. - С. 142-149.

49. Мартынов, А. А. Силовая электроника. Ч. I: Выпрямители и регуляторы переменного напряжения: учеб. пособие / А. А. Мартынов. - СПб.: ГУАП, 2011. -184 с.

50. Нос, О. В. Алгоритмы управления многоуровневым инвертором напряжения с каскадным включением Н-мостов в аварийном режиме работы / О. В. Нос, М. А. Дыбко, Н. И. Нос // Электротехника. - 2021. - № 12. - С. 37-43.

51. Hoc, O. B. Векторное управление электроприводом переменного тока с многоуровневым преобразователем частоты на базе Н-мостов / O. B. Hoc, В. Ю. Волков, В. А. Клан // Электротехника. - 2019. - № 4. - С. 13-19.

52. Онищенко, Г. Б. Силовая электроника. Силовые полупроводниковые преобразователи для электропривода и электроснабжения: Учебное пособие / Г. Б. Онищенко, О. М. Соснин. - Москва: Общество с ограниченной ответственностью «Научно-издательский центр ИНФРА-М», 2016. - 122 с.

53. Охоткин, Г. П. Анализ систем регулирования тока непосредственных преобразователей частоты / Г. П. Охоткин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 1992. - № 3. - С. 66-70.

54. Охоткин, Г. П. Разработка и тестирование программы функционирования релейного регулятора тока / Г. П. Охоткин, Е. С. Романова // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: Материалы VIII Всероссийской научно-технической конференции, Чебоксары, 07-09 июня 2012 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, 2012. - С. 122-126.

55. Охоткин, Г. П. Разработка методики синтеза релейных регуляторов САР тока при симметричной и диагональной коммутациях транзисторов ВП / Г. П. Охоткин // Вестник Чувашского университета. - 2014. - № 2. - С. 66-74.

56. Охоткин, Г. П. Синтез логического устройства и распределителя импульсов САР тока / Г. П. Охоткин, Е. С. Романова // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем, Чебоксары, 27 мая - 02 июня 2013 года. - Чебоксары: Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, 2013. - С. 194-203.

57. Охоткин, Г. П. Способ векторной широтно-импульсной модуляции в многоуровневом преобразователе напряжения / Г. П. Охоткин, И. И. Иванчин // Вестник Чувашского университета. - 2022. - № 1. - С. 107-114.

58. Охоткин, Г. П. Структурный синтез релейного регулятора системы автоматического регулирования тока при несимметричной коммутации транзисторов вентильного преобразователя / Г. П. Охоткин, С. В. Угарин // Вестник Чувашского университета. - 2017. - № 1. - С. 252-262.

59. Поздеев, А. Д. Теория вентильного и цифрового электропривода. Элементы теории линейных импульсных систем. Приложение её к структурам цифрового электропривода / А. Д. Поздеев; Чуваш. гос. ун-т им. И. Н. Ульянова. -Чебоксары: ЧГУ, 1996. - 124 с.

60. Пронин, М. В. Силовые полностью управляемые полупроводниковые преобразователи (моделирование и расчет) / М. В. Пронин, А. Г. Воронцов; Под ред. Е. А. Крутякова. - СПб. : Электросила, 2003. - 171 с.

61. Розанов, Ю. К. Силовая электроника: учебник для вузов / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А. Кваснюк. - М.: Издательский дом МЭИ, 2009. - 632 с

62. Рабл, И. 3-Ь №С-инвертор: управление, режимы работы, расчет параметров / И. Рабл, У. Николаи, А. Колпаков // Силовая электроника. - 2016. - Т. 3. - № 60. - С. 42-48.

63. Садиков, Д. Г. Выбор перспективной топологии построения преобразователя частоты для высоковольтного электродвигателя

электроприводного газоперекачивающего агрегата / Д. Г. Садиков // Инженерный вестник Дона. - 2014. - №1.

64. Садиков, Д. Г. Разработка алгоритма управления каскадным многоуровневым преобразователем частоты / Д. Г. Садиков, В. Г. Титов, Д. В. Умяров // Труды НГТУ им. Р. Е. Алексеева. - 2017. - №1 (116). - С. 98-106

65. Семенов, А. Г. Высоковольтные частотные электроприводы серии ABS-drive-2 / А. Г. Семенов, Н. В. Донской, Т. Г. Глухенький, А. Г. Сергеев // Труды VIII международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014 : в 2-х томах, Саранск, 07-09 октября 2014 года / Ответственный за выпуск И. В. Гуляев. - Саранск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва", 2014. - С. 457-460.

66. Умяров, Д. В. Каскадные преобразователи частоты в системах электродвижения судов / Д. В. Умяров, Г. Б. Онищенко // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2019. - № 4(390). - С. 163-175.

67. Фазел, С. Многоуровневые преобразователи: схемы, особенности применения, алгоритмы управления. Часть 1 / С. Фазел, А. Колпаков // Силовая электроника. - 2019. - № 1(76). - С. 49-54.

68. Фазел, С. Многоуровневые преобразователи: схемы, особенности применения, алгоритмы управления. Часть 2 / С. Фазел, А. Колпаков // Силовая электроника. - 2019. - № 2(77). - С. 54-60.

69. Фазел, С. Многоуровневые преобразователи: схемы, особенности применения, алгоритмы управления. Часть 3 / С. Фазел, А. Колпаков // Силовая электроника. - 2019. - № 3(78). - С. 48-53.

70. Фазел, С. Многоуровневые преобразователи: схемы, особенности применения, алгоритмы управления. Часть 4 / С. Фазел, А. Колпаков // Силовая электроника. - 2019. - № 4(79). - С. 44-49.

71. Чиженко, И. М. Основы преобразовательной техники / И.М. Чиженко, В.С. Руденко, В.И. Сенько. - М : Высшая школа, 1974. - 430 с.

72. Шавелкин, А. А. Вариант схемы многоуровневого преобразователя частоты для электропривода среднего напряжения / А. А. Шавелкин // Электротехника. - 2005. - № 11. - С. 9-16.

73. Шепелин, В. Ф. Многоуровневый преобразователь частоты на высоковольтных транзисторах с частотно-токовым управлением / В. Ф. Шепелин, Н. В. Донской, В. А. Матисон, Н. В. Селивестров, Е. И. Визгина // Электротехника. - 2011. - № 7. - С. 2-7.

74. Шрейнер, Р. Т. Координатная стратегия управления непосредственными преобразователями частоты с ШИМ для электроприводов переменного тока/ Шрейнер Р. Т., Кривовяз В. К., Калыгин А. И. // Электротехника. - 2003. - №6. -С. 30-39.

75. Шрейнер, Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р. Т. Шрейнер. - Екатеринбург: УРО РАН, 2000. - 654 с.

76. Шрейнер, Р. Т. Построение высоковольтных рекуперирующих каскадных непосредственных преобразователей частоты для электропривода / Р. Т. Шрейнер, А. И. Калыгин, В. К. Кривовяз // Электротехника. - 2012. - № 9. - С. 8-13.

77. Шрейнер, Р. Т. Развитие высоковольтных каскадных преобразователей частоты для электропривода / Р. Т. Шрейнер, В. К. Кривовяз, А. И. Калыгин // Труды V Международной (XVI Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2007, СПб, 18-21 сентября, 2007. - С. 186-189.

78. Antonopoulos, A. Control, Modulation and Implementation of Modular Multilevel Converters, Licentiate dissertation, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, 2011. - 75 p.

79. Angquist, L. Arm-current-based control of modular multilevel converters / A. Antonopoulos, S. Norrga and H. Nee // 2013 15th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE). - 2013. - P. 1-10.

80. Barbosa, P. Active Neutral-Point-Clamped Multilevel Converters / P. Barbosa, P. Steimer, L. Meysenc, M. Winkelnkemper, J. Steinke and N. Celanovic // IEEE 36th Power Electronics Specialists Conference - 2005, - P. 2296-2301.

81. Bessegato, L. Effects of Control on the AC-Side Admittance of a Modular Multilevel Converter / K. Ilves, L. Harnefors and S. Norrga // in IEEE Transactions on Power Electronics. - 2019. - Vol. 34. - No. 8. - P. 7206-7220.

82. Bimal, K. Bose. Modern Power Electronics and AC Drives. / Bose K. Bimal. -Prentice Hall, 2002, - 711 p.

83. Corzine, K. A. Operation and Design of Multilevel Inverters. / K. A. Corzine. -University of Missouri-Rolla, 2005. - 79 p.

84. Das, S. Novel Swithcing Sequences for a Space-Vector-Modulated Three-Level Inverter / S. Das, G. Narayanan // IEEE Transactions on Industrial Electronics. -2012. - Vol. 59. - No. 3. - P. 1477-1487.

85. Espinoza, M. An Enhanced dq- Based Vector Control System for Modular Multilevel Converters Feeding Variable-Speed Drives / M. Espinoza, R. Cárdenas, M. Díaz and J.C. Clare // in IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2017. - Vol. 64. -No. 4. - P. 2620-2630.

86. Espinoza, M. Control systems for high-power medium-voltage modular multilevel converter-based. Santiago, Chile: Universidad de Chile - Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, 2018. - 151 p.

87. Espinoza, José R. Selective Harmonic Elimination and Current/Voltage Control in Current/Voltage Source Topologies: A Unified Approach / José R. Espinoza, Géza Joys, Johan I. Guzmán a. o. Burgos // IEEE Trans. On Industrial Electronics. - 2001. - Vol. 48. - №. 1. - P. 71-81.

88. Fazel, S. S. Investigation and Comparison of Multi-Level Converters for Medium Voltage Applications, Doctoral Thesis / Seyed Saeed Fazel - Technische Universität, Berlin, 2007. - 184 p.

89. Glinka, M. A new ac/ac multilevel converter family / M. Glinka and R. Marquardt // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2005. - Vol. 52. - No. 3. -P. 662-669.

90. Gupta, A. K. A general space vector PWM algorithm for multilevel inverters, including operation in overmodulation range / A. K. Gupta, A. M. Khambadkone // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2007. - Vol. 22. - No. 2. - P. 517-526.

91. Hagiwara, M. A modular multilevel pwm inverter for medium-voltage motor drives / M. Hagiwara, K. Nishimura and H. Akagi // in Proc. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition ECCE 2009. - 2009. - P. 2557-2564.

92. Hagiwara, M. PWM control and experiment of modular multilevel converters / M. Hagiwara and H. Akagi // in Proc. IEEE Power Electronics Specialists Conf. PESC 2008. - 2008. - P. 154-161.

93. Halim, W.A., Review of Multilevel Inverter Topologies and Its Applications / W. A. Halim, S. Ganeson, M. Azri & T. N. Azam // Journal of Telecommunication, Electronic and Computer Engineering, 8. - 2016. - P. 51-56.

94. Hammond, P. A new approach to enhance power quality for medium voltage ac drives / P. Hammond // IEEE Trans. Ind. Applicat. - 1997. - Vol. 33. - P. 202-208.

95. Ilves, K. Circulating current control in modularmultilevel converters with fundamental switching frequency / K. Ilves, A. Antonopoulos, L. Harnefors, S. Norrga, and H.-P. Nee // Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC), 2012 7th International. - 2012. - Vol. 1. - P. 249-256.

96. Lesnicar, A. An innovative modular multilevel converter topology suitable for a wide power range / A. Lesnicar and R. Marquardt // in Proc. IEEE Bologna Power Tech,

- 2003. - Vol. 3. - P. 1-6.

97. Lui, H. L. DSP Based Space Vector PWM for Three-Level Inverter with DC-Link Voltage Balancing / H.L. Lui, N.S. Choi, G.H. Cho // 1991 International Conference on Industrial Electronics, Control and Instrumentation (IECON '91), - 1991. - Vol. 1. -P. 197-203.

98. Marquardt, R. A new modular voltage source inverter topology / R. Marquardt and A. Lesnicar // In Conf. Rec. EPE. - 2003. - P. 1-10.

99. Malinovski, M. A survey on cascaded multilevel inverters / M. Malinovski, K. Gopakunar, J. Rodrigues, A. P. Marselo // IEEE Trans.Ind.Electron., - 2010. - Vol. 57.

- P. 2197-2206.

100. Marzoughi, A. Analysis of capacitor voltage ripple minimization in modular multilevel converter based on average model / R. Burgos, D. Boroyevich and Y. Xue // 2015 IEEE 16th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL). - 2015. - P. 1-7.

101. Marzoughi, A. Steady-state analysis of voltages and currents in modular multilevel converter based on average model / R. Burgos, D. Boroyevich and Y. Xue // 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). - 2015. - P. 35223528.

102. Neacsu, Dorm O. Power-Switching Converters: Medium and High Power / Dorin O. Neacsu. - CRC Press, 2006. - 384 p.

103. Nos, O. V. The Capacitor Voltage Balancing of Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter / S. V. Brovanov, S. A. Kharitonov, P. N. Smirnov and E. E. Abramushkina // 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM). - 2019. -P. 327-331.

104. Nos, O. V. The Control Technique for Cascaded H-Bridge Multilevel Converter with Faulty Cells / O. V. Nos and E. E. Abramushkina // 2018 19th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). - 2018. - P. 6403-6406.

105. Perez, M. A. Circuit Topologies, Modeling, Control Schemes, and Applications of Modular Multilevel Converters / S. Bernet, J. Rodriguez, S. Kouro and R. Lizana // in IEEE Transactions on Power Electronics. - Vol. 30, - No. 1, - P. 4-17.

106. Pinheiro, H. Space vector modulation for voltage-source inverters: a unified approach / H. Pinheiro et al. // IEEE 2002 28th Annual Conference of the Industrial Electronics Society. IECON 02, - 2002. - P. 23-29.

107. Pronin, M. V. High-speed models of systems with AC generators and modular multilevel converters / M. V. Pronin, A. S. Grigoryan, V. V. Glushakov, A. G. Vorontsov // Proceedings IECON 2017 - 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Beijing, 29 октября - 01 2017 года. - Beijing: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017. - P. 2534-2539.

108. Rodríguez, J. Multilevel inverters: a survey of topologies, controls, and applications / J.Rodriguez, J.-S.Lai, F.Z.Peng // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2002. - Vol. 49. - Iss. 4. - P. 724-738.

109. Rodríguez, J. Operation of a medium-voltage drive under faulty conditions / J.Pontt, R.Musalem, P.Hammond // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2005. - Vol. 52. - Iss. 4. - P. 1080-1085.

110. Wang, H. Active neutral-point-clamped (ANPC) three-level converter for high-power applications with optimized pwm strategy / H. Wang, X. Ma, and H. Sun // in Proc. of Int. Exhib. and Conf. for Power Electron., Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management (PCIM Asia). - 2020. - P. 1-8.

111. Wu, B. High-power converters and AC drives. / Bin Wu. - John Wiley & Sons, Inc., - 2006. - 333 p.

112. Wu, X. A Simplified Space Vector Pulsewidth Modulation Scheme for Three-Phase Cascaded H-Bridge Inverters / C. Xiong, S. Yang, H. Yang and X. Feng // IEEE Transactions on Power Electronics. - 2020. - Vol. 35 - No. 4. - P. 4192-4204.

113. Zygmanowski, M. Capacitance and inductance selection of the modular multilevel converter / B. Grzesik and R. Nalepa // 15th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE). - 2013. - P. 1-10.

114. Zygmanowski, M. Selected aspects of Modular Multilevel Converter operation / M. Zygmanowski, B. Grzesik, M. Fulczyk, R. Nalepa // Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences. - 2014. - No. 2. - P. 375-385.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акт об использовании результатов ООО НПП «ЭКРА»

научно-

производственное предприятие

ъШу

Общество с ограниченной ответственностью

Научно-производственное предприятие «ЭКРА» (ООО НПП «ЭКРА»)

Адрес: пр-кт И.Я. Яковлева, 3, помещение 541,

Чебоксары, Чувашская Республика - Чувашия, 428020

Тел./факс: [phone] (многоканальный), 220-130 (автосекретарь)

E-mail: [e-mail]

www.ekra.ru

ИНН 2126001172, КПП 213001001 ОГРН 1022101135726, ОКПО 20572135 р/с 40702810575020000213 в Чувашском отделении № 8613 ПАО Сбербанк г. Чебоксары БИК 049706609 к/с 30101810300000000609

УТВЕРЖДАЮ Заместитель ге технический дй| канд.техн

ора-«ЭКРА»,

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы

Я, нижеподписавшийся, директор департамента высоковольтной преобразовательной техники Вишневский Владимир Ильич составил настоящий акт о том, что результаты диссертационных исследований ИВАНЧИНА Ивана Ивановича, отражённые в кандидатской диссертации на тему «Разработка и исследование высокоэффективных алгоритмов управления многоуровневыми преобразователями частоты» и опубликованные в открытой печати, использованы при проведении научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы «Разработка бестрансформаторного преобразователя частоты среднего напряжения» и внедрены в систему управления преобразователями частоты среднего напряжения серий ЭСН и ЭМСН мощностью до 8 МВт.

Директор департамента [ууу^ В.И.Вишневский

высоковольтной преобразовательной

техники

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справка о внедрении результатов

минобрнлуки россии федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образовании

«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова» (ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»)

рассей федераций!"-» АслАлАхпл аслА пёлу министерстви

Московский пр., 15, г. Чебоксары, 428015 тел.: [phone]; факс: [phone] е-таП:оШсс@с1шУ5и.ги

федерации асла пблу паракан «И.Н. Ульянов ячеллё Чаваш иатшалах унивсрситсчс» патшалах всрену бюджет учрежденийё

428015 Шупашкар хули, Мускав пр., 15

ОГРН 1022101274315 ИНН 2129009412

Л&Г 2022 г. м /Ш

на №

от

СПРАВКА

о внедрении результатов диссертационного исследовании Иванчина Ивана Ивановича

на тему «Разработка и исследование высокоэффективных алгоритмов управления

Результаты диссертационной работы Иванчина Ивана Ивановича на тему «Разработка и исследование высокоэффективных алгоритмов управления многоуровневыми преобразователями частоты», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.12 - Силовая электроника, используются:

- при чтении лекций по курсу «Силовая электроника» при подготовке бакалавров по направлению 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника по профилям «Электротехнологические установки и процессы, установки и приборы электронагрева», «Электропривод и автоматика» и «Электрическое хозяйство и сети предприятий, организаций и учреждений, электрооборудование низкого и высокого напряжения» на кафедре «Электротехнологий, электрооборудования и автоматизированных производств»;

- при чтении лекций по курсу «Силовые полупроводниковые приборы и их применение» при подготовке магистрантов по направлению 11.04.04 Электроника и наноэлектроника по профилю «Цифровая преобразовательная техника в автоматизированных системах управления» на кафедре промышленной электроники.

многоуровневыми преобразователями частоты»

о

о О

И.Е. Поверинов

Исп. ФИО, должность: Малинин Г.В., доцент Тел.: [phone] (доб. 2712)

Эл. адрес.: [e-mail]