Многоуровневый силовой полупроводниковый стабилизатор напряжения и частоты асинхронного генератора на основе H-мостов
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2026-2-30-38Ключевые слова:
асинхронный генератор, инвертор напряжения, силовая электроника, системы управленияАннотация
Исследовано применение многоуровневого инвертора напряжения на базе H-мостового преобразователя для стабилизации частоты и амплитуды напряжения асинхронного генератора (АГ) с короткозамкнутым ротором при работе на автономную нагрузку. Преобразователь реализован на полностью управляемых ключах, что позволяет ему регулировать активную и реактивную мощности емкостного и индуктивного характеров. Применение H-мостового преобразователя даст возможность снизить уровень напряжения на шине постоянного тока по сравнению с традиционным инвертором напряжения. Предложенная система управления реализована на основе dq-преобразования с использованием ПИ-регулятора с управлением по напряжению на шине АГ. Разработана компьютерная модель инвертора напряжения и система управления для трехуровневого H-мостового преобразователя при номинальной мощности, при работе в режимах пониженной и повышенной мощностей АГ, а также изменении скорости ветра на ветротурбине. Результаты моделирования демонстрируют эффективность работы созданной системы управления для инвертора напряжения на базе H-мостового преобразователя
Библиографические ссылки
1. Alnasir Z., Kazerani M. An Analytical Literature Review of Stand-alone Wind Energy Conversion Systems from Generator Viewpoint // Renewable and Sustainable Energy Rev. 2013. V. 28. Pp. 597—615.
2. Shanker T., Singh R.K. Wind Energy Conversion System: a Review // Proc. Students Conf. Eng. and Systems. Allahabad, 2012. Pp. 1—6.
3. Singh S., Azad M.L., Kumar A. Electronic Load Controllers for Self Excited Induction Generator // Proc. Intern. Conf. Innovation and Challenges in Cyber Security. Greater Noida, 2016. Pp. 300—303.
4. Chetana G., Shah S.K., Patel S.J. Analysis and Design of Electronic Load Controller Using FLC for Self Excited Induction Generator // Proc. I Intern. Conf. Emerging Technol. Trends in Electronics, Communication & Networking. Surat, 2012. Pp. 1—7.
5. Attuati G., de Camargo R.F., Scherer L.G., Tischer C.B. Sliding Mode Current Control of DSTATCOM Applied to Voltage Regulation of Induction Generator Based Systems // Proc. IEEE VIII Intern. Symp. Power Electronics for Distributed Generation Systems. Florianopolis, 2017. Pp. 1—6.
6. Espinoza J.R. Wind Turbine Applications. Power Electronics Handbook: Devices, Circuits, and Applications. N.-Y.: Elsevier, 2011.
7. Simões M.G., Farret F.A. Modeling and Analysis with Induction Generators. Boca Raton: CRC Press, 2015.
8. Han J. e. a. Model Predictive Control for Asymmetrical Cascaded H-bridge Multilevel Grid-connected Inverter with Flying Capacitor // Proc. 40th Annual Conf. IEEE Industrial Electronics Soc. Dallas, 2014. Pp. 1611—1616.
9. Sajadi R. e. a. Selective Harmonic Elimination Technique with Control of Capacitive DC-link Voltages in an Asymmetric Cascaded H-bridge Inverter for STATCOM Application // IEEE Trans. Industrial Electronics. 2018. V. 65(11). Pp. 8788—8796.
10. Golestan S., Monfared M., Freijedo F.D. Design-oriented Study of Advanced Synchronous Reference Frame Phase-locked Loops // IEEE Trans. Power Electronics. 2013. V. 28(2). Pp. 765—778.
11. Hasabelrasul H., Xiangwu Y. Comparison of Multicarrier PWM Techniques for Cascaded H-bridge Multilevel Inverter // Intern. J. Power Electronics and Drive Systems. 2017. V. 8(2). Pp. 861—868.
12. Ko Y., Andresen M., Buticchi G., Liserre M. Power Routing for Cascaded H-bridge Converters // IEEE Trans. Power Electronics. 2017. V. 32(12). Pp. 9435—9446.
---
Для цитирования: Киселев М.Г., Шорсткин И.П. Многоуровневый силовой полупроводниковый стабилизатор напряжения и частоты асинхронного генератора на основе H-мостов // Вестник МЭИ. 2026. № 2. С. 30—38. DOI: 10.24160/1993-6982-2026-2-30-38
---
Работа выполнена за счет средств бюджета в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ № FSWF-2025-0010 «Разработка научно-технических основ создания программных и аппаратных решений для управления объектами энергетики с использованием цифровых двойников и технологий искусственного интеллекта». Никаких дополнительных грантов на проведение или руководство данным конкретным исследованием получено не было
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Alnasir Z., Kazerani M. An Analytical Literature Review of Stand-alone Wind Energy Conversion Systems from Generator Viewpoint. Renewable and Sustainable Energy Rev. 2013;28:597—615.
2. Shanker T., Singh R.K. Wind Energy Conversion System: a Review. Proc. Students Conf. Eng. and Systems. Allahabad, 2012:1—6.
3. Singh S., Azad M.L., Kumar A. Electronic Load Controllers for Self Excited Induction Generator. Proc. Intern. Conf. Innovation and Challenges in Cyber Security. Greater Noida, 2016:300—303.
4. Chetana G., Shah S.K., Patel S.J. Analysis and Design of Electronic Load Controller Using FLC for Self Excited Induction Generator. Proc. I Intern. Conf. Emerging Technol. Trends in Electronics, Communication & Networking. Surat, 2012:1—7.
5. Attuati G., de Camargo R.F., Scherer L.G., Tischer C.B. Sliding Mode Current Control of DSTATCOM Applied to Voltage Regulation of Induction Generator Based Systems. Proc. IEEE VIII Intern. Symp. Power Electronics for Distributed Generation Systems. Florianopolis, 2017:1—6.
6. Espinoza J.R. Wind Turbine Applications. Power Electronics Handbook: Devices, Circuits, and Applications. N.-Y.: Elsevier, 2011.
7. Simões M.G., Farret F.A. Modeling and Analysis with Induction Generators. Boca Raton: CRC Press, 2015.
8. Han J. e. a. Model Predictive Control for Asymmetrical Cascaded H-bridge Multilevel Grid-connected Inverter with Flying Capacitor. Proc. 40th Annual Conf. IEEE Industrial Electronics Soc. Dallas, 2014:1611—1616.
9. Sajadi R. e. a. Selective Harmonic Elimination Technique with Control of Capacitive DC-link Voltages in an Asymmetric Cascaded H-bridge Inverter for STATCOM Application. IEEE Trans. Industrial Electronics. 2018;65(11):8788—8796.
10. Golestan S., Monfared M., Freijedo F.D. Design-oriented Study of Advanced Synchronous Reference Frame Phase-locked Loops. IEEE Trans. Power Electronics. 2013;28(2):765—778.
11. Hasabelrasul H., Xiangwu Y. Comparison of Multicarrier PWM Techniques for Cascaded H-bridge Multilevel Inverter. Intern. J. Power Electronics and Drive Systems. 2017;8(2):861—868.
12. Ko Y., Andresen M., Buticchi G., Liserre M. Power Routing for Cascaded H-bridge Converters. IEEE Trans. Power Electronics. 2017;32(12):9435—9446
---
For citation: Kiselev M.G., Shorstkin I.P. An H-Bridge Based Multilevel Power Converter for Stabilizing Induction Generator Voltage and Frequency. Bulletin of MPEI. 2026;2:30—38. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2026-2-30-38
---
The Work was Carried Out at the Expense of the Budget within the Framework of the State Assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation No. Fswf-2025-0010 «Development of Scientific and Technical Foundations for Creating Software and Hardware Solutions for Managing Energy Facilities Using Digital Twins and Artifi-cial Intelligence Technologies».No Additional Grants were Received for Conducting or Managing This Specific Research
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
