Схемные решения использования возможностей многоуровневого автономного инвертора напряжения в переменных режимах частотного электропривода
Аннотация
В традиционных схемах многоуровневых автономных инверторов напряжения с фиксирующими диодами питание уровней инвертора осуществляется или от одного неуправляемого выпрямителя, нагруженного на гирлянду емкостных делителей, или нескольких неуправляемых выпрямителей для каждого уровня. При работе на переменной частоте в схемах частотно-регулируемого электропривода на низких скоростях задействуется только часть из возможных уровней напряжения, что существенно ухудшает качество выходной сети инвертора. Тогда при работе приводного асинхронного двигателя на низких скоростях проявляется негативное влияние широтно-импульсной модуляции на обмотки статора двигателя. При этом оно не намного меньше, чем при питании машины от обычного двухуровневого автономного инвертора напряжения. Некоторое снижение отрицательного влияния обусловлено лишь уменьшением амплитуды импульсов напряжения на выходе инвертора. В то же время производные импульсов напряжения по-прежнему не отличаются от этих производных для случая двухуровневого инвертора напряжения. Долговечность приводного двигателя существенно снижается из-за протекающих паразитных токов между витками обмотки и между обмоткой и станиной машины. В результате такого негативного воздействия происходит ускоренное старение изоляции двигателя и преждевременный ее пробой. Эта проблема часто решается конструированием и применением специального частотно-регулируемого двигателя. От двигателя общепромышленных серий он отличается применением специальной изоляции повышенной прочности и непроводящих неметаллических подшипников. При этом значительно возрастает стоимость и так недешевой системы электропривода из-за дорогого объекта управления — двигателя. В работе показан вариант относительно простого усовершенствования силовой схемы для четырехуровневого автономного инвертора напряжения заменой питания уровней от неуправляемого на управляемый выпрямитель. Это позволяет получить лучший спектр выходного напряжения инвертора. Коэффициент гармоник линейного напряжения при этом снижается почти в 5 раз. Решение может быть рекомендовано, если работа электропривода на низких скоростях составляет значительную часть производственного цикла.
Литература
2. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина, 2008.
3. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В., Кваснюк А.А. Силовая электроника. М.: Издательский дом МЭИ, 2007.
4. Анучин А.С. Системы управления электроприводов. М.: Издательский дом МЭИ, 2015.
5. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: Академия, 2006.
6. Akagi H., Fujita H., Yonetani S., Kondo Y. 6.6-kV Transformerless STATCOM Based on a Five-Level Diode-Сlamped PWM Converter: System Design and Experimentation of a 200-V 10-kVA Laboratory Model // IEEE Transactions on Industry applications. 2008. V. 44. No 2.
7. Крутиков К.К., Рожков В.В., Петрухин Ю.В. Симплексные алгоритмы управления трехфазными многоуровневыми автономными инверторами напряжения //Электричество. 2008. № 3. C. 33—41.
8. Баховцев И.А. Анализ выходного напряжения многофазных четырехуровневых инверторов напряжения с ШИМ // Доклады ТУСУРа. 2014. № 3. С. 175—180.
#
1. Usol'tsev A.A. Vektornoe Upravlenie Asinkhronnymi Dvigatelyami SPb.: Izd-vo SPbGITMO, 2002. (in Russian).
2. Vinogradov A.B. Vektornoe Upravlenie Elektroprivodami Peremennogo Toka. Ivanovo: Ivanovskiy Gosudarstvennyy Energeticheskiy Universitet im. V. I. Lenina, 2008. (in Russian).
3. Rozanov Yu.K., Ryabchitskiy M.V., Kvasnyuk A.A. Silovaya Elektronika. M.: Izdatel'skiy Dom MPEI, 2007. (in Russian).
4. Anuchin A.S. Sistemy Upravleniya Elektroprivodov: M.: Izdatel'skiy Dom MPEI, 2015. (in Russian).
5. Sokolovskiy G.G. Elektroprivody Peremennogo Toka s Chastotnym Regulirovaniem. M.: Akademiya, 2006. (in Russian).
6. Akagi H., Fujita H., Yonetani S., Kondo Y. 6.6-kV Transformerless STATCOM Based on a Five-Level Diode-Slamped PWM Converter: System Design and Experimentation of a 200-V 10-kVA Laboratory Model // IEEE Transactions on Industry applications. 2008; 44;2.
7. Krutikov K.K., Rozhkov V.V., Petrukhin Yu.V. Simpleksnye Algoritmy Upravleniya Trekhfaznymi Mnogourovnevymi Avtonomnymi Invertorami Napryazheniya //Elektrichestvo. 2008;3:33—41. (in Russian).
8. Bakhovtsev I.A. Analiz Vykhodnogo Napryazheniya Mnogofaznykh Chetyrekhurovnevykh Invertorov Napryazheniya s SHIM // Doklady TUSURa. 2014;3;175—180. (in Russian).
