Расчет тока нагрузки автономного инвертора напряжения методом гармонического анализа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Рассматривается однофазный мостовой автономный инвертор напряжения, работающий на активно-индуктивную нагрузку. Напряжение нагрузки формируется за счет коммутации ключевых элементов схемы, форма тока определяется параметрами нагрузки и характеризуется спектром высших гармонических составляющих. В практических расчетах зачастую интерес представляет действующее значение тока нагрузки инвертора, имеющего несинусоидальную форму, определение которого сопряжено с известными вычислительными трудностями.

Цель. Разработка способа вычисления действующего значения тока нагрузки автономного инвертора напряжения, не требующего разложения кривой тока в гармонический ряд и последующего его суммирования.

Методы. Для нахождения действующего значения тока нагрузки инвертора использована теория вычетов.

Результаты. Расчет тока нагрузки автономного инвертора с помощью выражений, полученных с использованием теории вычетов, позволяет сократить объем вычислительной работы и обеспечивает высокую точность результата, что подтверждается экспериментальными исследованиями.

Об авторах

Борис Алексеевич Трифонов

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Email: trifoboba45@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5816-3473
SPIN-код: 2262-9246

к.т.н., доцент

Россия, Санкт-Петербург

Геннадий Евгеньевич Середа

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Автор, ответственный за переписку.
Email: gennady.sereda@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0754-6682
SPIN-код: 9682-8744

к.т.н., доцент

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Bedford B, Hoft R. Theory of autonomous inverters. Moscow: Energy, 1969.
  2. Burkov A.T. Electronics and Converter Technology: Vol. 2: Electronic Converter Technology. Moscow: Educational and Methodological Center for Education in Railway Transport; 2015. EDN: XMTHSZ
  3. Byltseva VD, Izvarin MYu, Kim KK. Systems of autonomous running of urban electric transport. Modern Transportation Systems and Technologies. 2024;10(3):300-319. doi: 10.17816/transsyst634812
  4. Sharyakov VA, Nikitin VV, Evstaf’ev AM, Kolpakhchyan PG. On the question of assessing energy consumption by the rolling stock of urban rail transport. Russian Electromechanics. 2024;67(4):120-124. doi: 10.17213/0136-3360-2024-4-120-124 EDN: RQOTLC
  5. Karabadzhak ID, Nikitin VV. Power supply for ac consumers from a hydrogen fuel cell battery. Electromechanical matters. VNIIEM studies. 2025;204(1):13-19. EDN: ZMVOCQ
  6. Trifonov BA, Nikitin VV, Sereda GE. Calculation of the initial voltage on the switching capacitor of an autonomous current inverter. In: Problems of safety and efficiency of technical systems: Collection of reports from a conference with international participation, St. Petersburg, May 15, 2024. St. Petersburg: Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University; 2024:114-119. EDN: RWOMPG
  7. Karabadzhak ID, Nikitin VV. Options for the structure of an autonomous electric power system with a battery of hydrogen fuel cells. Modern Transportation Systems and Technologies. 2024;10(1):59-75. doi: 10.17816/transsyst624890
  8. Telichenko SA, Nikitin VV, Kolpakhchyan PG. Electromagnetic processes in a universal semiconductor converter for transport on-board electrical energy storage systems. Russian Electromechanics. 2023;66(4):118-127. doi: 10.17213/0136-3360-2023-4-118-127 EDN: CVYVJX
  9. Maznev AS, Kalinina AA, Volov AV, et al. Improvement of regulating properties of dc electric trains with pulse converters. Proceedings of Petersburg Transport University. 2022;19(1):75-81. doi: 10.20295/1815-588X-2022-19-1-75-81 EDN: NGPPUF
  10. Petrushin AD, Titova TS, Nikitin VV, Maznev AS. Optimal Frequency Control of Electric-Train Asynchronous Traction Motors. Russian Electrical Engineering. 2021;92(10):550-554. doi: 10.3103/S106837122110014X EDN: HQFKPR
  11. Li X, Li D, Chang G, et al. High-Voltage Hybrid IGBT Power Modules for Miniaturization of Rolling Stock Traction Inverters. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2022;69(2):1266-1275. doi: 10.1109/tie.2021.3059544 EDN: HGQHGO
  12. Lavrentev MA, Shabat BV. Methods of the theory of functions of a complex variable. Moscow: Science; 1973.
  13. Klochko VK. Applied Mathematics for Engineers. Moscow: KURS; 2025. EDN: OZNHOG
  14. Morozova VD. Theory of functions of a complex variable. Moscow: Bauman Moscow State Technical University; 2008. EDN: WKDFSB
  15. Volkovyskij LI, Lunc GL, Aramanovich IG. Collection of problems on the theory of functions of a complex variable. Moscow: Fizmatlit; 2004. EDN: QJNAOH

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Форма кривых тока нагрузки однофазного мостового автономного инвертора напряжения: a – R=194 Ом, L=0,397 Гн; b – R=194 Ом, L=0,2 Гн; c – R=194 Ом, L=0,051 Гн

Скачать (181KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты экспериментального исследования и расчетов для действующего значения тока нагрузки (сплошные линии – расчет по гармоникам и выражению (15), штриховые линии – эксперимент): 1 – R=47 Ом; 2 – R=107 Ом; 3 – R=194 Ом

Скачать (160KB)
Метаданные

© Трифонов Б.А., Середа Г.Е., 2025

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

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).