Оптимальные алгоритмы многофазной широтно-импульсной модуляции по критерию дисперсии тока в нагрузке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Разработка оптимальных по критерию дисперсии тока в нагрузке алгоритмов многофазной широтно-импульсной модуляции в системе преобразователь-электродвигатель.

Материалы и методы. Для исследования процессов многофазной широтно-импульсной модуляции при частотном управлении электроприводами в системе преобразователь–электродвигатель использованы методы теории электрических цепей; предложенные алгоритмы иллюстрируются рисунками и могут быть реализованы в программной среде матричной лаборатории.

Результаты. Рассмотрен процесс многофазной широтно-импульсной модуляции в системе преобразователь–электродвигатель. Показано, что что для минимизации числа коммутаций ключей преобразователя напряжения могут быть использованы полнофазные и неполнофазные алгоритмы широтно-импульсной модуляции. Проанализированы выражения для модулирующих функций многофазных напряжений полумостов преобразователя напряжения. Получено выражение для локальной дисперсии тока в нагрузке многофазной мостовой цепи. Найдены численные значения коэффициентов смещения импульсов, позволяющие получить минимум локальной дисперсии тока для случаев полнофазной и неполнофазной многофазной широтно-импульсной модуляции. Получено выражение для оптимальной функции предмодуляции, позволяющее избежать перемодуляции при любых значениях коэффициента амплитуды при заданных ограничениях Найдено выражение для граничного коэффициента модуляции многофазного моста для синусоидальных модулирующих функций напряжения.

Заключение. Результаты могут быть использованы при разработке алгоритмов управления многофазных преобразователей напряжения в системах автоматизированного электропривода.

Об авторах

Александр Васильевич Саушев

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова

Автор, ответственный за переписку.
Email: saushev@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-2657-9500
SPIN-код: 9692-8603

доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электропривод и электрооборудования береговых установок»

Россия, Санкт-Петербург

Игорь Владимирович Белоусов

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова

Email: igor5.spb@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9754-1318
SPIN-код: 9055-5945

доцент кафедры «Электропривод и электрооборудования береговых установок»

Россия, Санкт-Петербург

Вениамин Францевич Самосейко

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова

Email: samoseyko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2407-1922
SPIN-код: 5813-4505

профессор кафедры «Электропривод и электрооборудования береговых установок»

Россия, Санкт-Петербург

Владимир Олегович Гуськов

Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова

Email: guskov@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-9917-1971

аспирант кафедры «Электропривод и электрооборудования береговых установок»

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Bakhovtsev IA, Zinoviev GS. Generalized analysis of the output energy of multiphase multilevel voltage inverters with pulse-width modulation. Electricity. 2016;4:26–33. (In Russ.) EDN: WALPQZ
  2. Tereshkin VM, Aitov IL, Sergeev NA. Study of control algorithms of multiphase bridge converters. Jelektrotehnika, 2020;1:17–23. (In Russ.) EDN: UNKUKN
  3. Shevcov DA, Poletaev AS. Multiphase pulse-width modulators for devices with a multi-channel principle of electric power conversion. Vestnik Moskovskogo aviacionnogo instituta, 2018;1(25):1–5. (In Russ.) EDN: UNKUKN
  4. Oleshhuk VI, Ermuratskij VV. Multilevel converters with symmetrical output voltage for powerful six-phase transport electric drive. Problemy regional’noj jenergetiki. 2015;1(27):27–34. (In Russ.) EDN: TUGLIP
  5. Gel’ver FA, Belousov IV, Samosejko VF. Methods for improving the quality of the synthesized voltage of a cascade converter of a part. Vestnik Permskogo nacional’nogo issledovatel’skogo politehnicheskogo universiteta. Jelektrotehnika, informacionnye tehnologii, sistemy upravlenija. 2020;1:21–45. (In Russ.) EDN: YERANS doi: 10.15593/2224-9397/2020.1.02
  6. Hava AM, Çetin NO. A Generalized Scalar PWM Approach with Easy Implementation Features for Three-Phase, Three-Wire Voltage-Source Inverters. IEEE Transactions on Power Electronics. 2010;26(5):1385–1395. doi: 10.1109/TPEL.2010.2081689
  7. Mao X, Ayyanar R, Krishnamurthy HK. Optimal variable switching frequency scheme for reducing switching loss in single-phase inverters based on time-domain ripple analysis. IEEE Transactions on Power Electronics. 2009;24(4):991–1001. doi: 10.1109/TPEL.2008.2009635
  8. Klimov V. Chastotno-energeticheskie parametry shim-invertorov sistem bespereboinogo pitaniya. Silovaya elektronika. 2009;22:66–71. (In Russ.) [cited: 09.03.2023] Available from: https://power-e.ru/wp-content/uploads/2009_4_66.pdf
  9. Madhavi R, Harinath C. Investigation of various space vector pwm techniques for inverter. International Journal of Engineering Research and Management (IJERM). 2014;1(7):162–165. [cited: 09.03.2023] Available from: https://www.ijerm.com/download_data/IJERM0110071.pdf
  10. Dmitriev BF, Galushin SYa, Likhomanov AM, Rozov AYu. Trekhfaznaya sinusoidal’naya modifitsirovannaya shirotno-impul’snaya modulyatsiya pervogo roda v avtonomnykh invertorakh. Morskoi vestnik. 2017;1(61):69–72. (In Russ.) EDN: YHDFBJ
  11. Ptah GK. Comparison of the characteristics of alternating current electric motors of the induction and synchronic types, with the purpose of using them in combustible electric motors of greater power. Izvestija vysshih uchebnyh zavedenij. Jelektromehanika. 2019;5(62):24–30. (In Russ.) EDN: ISPZZZ doi: 10.17213/0136-3360-2019-5-24-30
  12. Belousov IV, Samoseiko VF, Saushev AV. Assessment of filtering properties of asynchronous electric drive with pulse width modulation. E35 Web of Conferences. 2022;363:1–8. doi: 10.1051/e3sconf/202236301025
  13. Hava AM, Kerkman RJ, Lipo TA. A High Performance Generalized Discontinuous PWM Algorithm. IEEE Transactions on Industry applications. 1998;34(5):1059–1071. doi: 10.1109/28.720446
  14. Chaplygin EE, Khukhtikov SV. Pulse width modulation with passive phase in three-phase voltage inverters. Electricity. 2011;5:53–61. (In Russ.) EDN: NRBWQP
  15. Saushev AV, Belousov IV, Bova EV, Rumjancev AJu. Non-full-phase algorithms for pulse-width modulation of three-phase voltages in frequency control systems of electric drives. Modern Transportation Systems and Technologies. 2024;2(10):231–246. (In Russ.) doi: 10.17816/transsyst628299

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема m-фазного электронно-ключевого моста

Скачать (51KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Векторная диаграмма фазных напряжений при угле фазового сдвига ρ = 2·π/m и m = 4

Скачать (21KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схемы модуляции двухфазных напряжений на: a) трехуровневом двухфазном мосту; b) двухуровневом трехфазном мосту

Скачать (86KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Модулирующие функции потенциалов полумостов 5-фазного моста при a =1 с функцией предмодуляции (11)

Скачать (72KB)
Метаданные

© Саушев А.В., Белоусов И.В., Самосейко В.Ф., Гуськов В.О., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».