Вдосконалення структури векторної системи керування активного керованого випрямляча

Abstract

Переважна більшість електроенергії використовується об’єктами промисловості в перетвореному вигляді. Водночас інтенсивно збільшується застосування напівпровідникових перетворювачів для отримання необхідних параметрів навантаження. Сучасні тенденції розвитку та удосконалення напівпровідникових перетворювачів направленні на енергозбереження шляхом підвищення їхньої якості роботи та зменшення впливу на мережу живлення, навантаження і суміжних споживачів. Широке розповсюдження та застосування отримав частотний перетворювач зі вставкою постійного струму, схема якого переважно побудована на основі некерованого випрямляча та автономного інвертора напруги. Некеровані випрямлячі мають просту та надійну топологію, проте не дозволяють організувати рекуперацію електроенергії в мережу живлення та мають низький рівень електромагнітної сумісності. Позбавитись цих недоліків можна, якщо замінити активним випрямлячем-джерелом напруги некерований випрямляч. Робота активного випрямляча суттєво залежить від типу структури його системи керування. Тому мета роботи полягає в удосконаленні структури системи керування ключами схеми активного випрямляча – джерела напруги, що побудована з використанням векторного алгоритму розрахунку; побудові MatLab-моделі трифазного активного керованого випрямляча з удосконаленою векторною системою керування при широтно-імпульсній модуляції з фіксованою частотою та оцінці впливу на його роботу величини вхідної індуктивності. Результати моделювання підтверджують, що запропонована авторами удосконалена структура векторної системи керування забезпечує якісну роботу активного випрямляча та електромагнітну сумісність частотного перетворювача з мережею живлення на рівні допустимому стандартами; спрощення математичного апарату представлення узагальнених векторів струмів і напруг при побудові векторної системи керування активного випрямляча – джерела напруги практично ніяк не вплинуло на якісні показники роботи перетворювача; для ліквідації остаточних спотворень, що вносяться в напругу джерела додатковим навантаженням треба застосовувати фільтр мережі.

The vast majority of electricity is used by industrial facilities in a converted form. At the same time, the use of semiconductor converters to obtain the required load parameters is intensively increasing. Current trends in the development and improvement of semiconductor converters are aimed at energy saving by improving their quality of work and reducing the impact on the power supply, load, and related consumers. Frequency converter with DC insert has become widespread and widely used. Its scheme is mainly based on an uncontrolled diode rectifier and anautonomous voltage inverter. Uncontrolled rectifiers are simple and reliable, but have two main disadvantages: the impossibility torecover electricity to the supply network and distortions of the source current shape. We can get rid of these disadvantages by using an active rectifier made according to the voltage source scheme instead of an uncontrolled rectifier. The operation of an active rectifier significantly depends on the type of its control system structure. This article aims to to improve the structure of the switches control system of the active rectifier scheme – voltage source built using a vector calculation algorithm; creation of a MatLab model of a three-phase active-controlled rectifier operating with a fixed modulation frequency and analysis of the influence of the input inductance value on the quality of its operation. The simulation results confirm that the improved structure of the vector control system proposed by the authors ensures high-quality operationof the active rectifierand electromagnetic compatibility of the frequency converter with the power supply network at the level allowed by the standards; simplification of the representation mathematical apparatus of the generalized vectors of currents and voltages at the construction of a vector control system of the active rectifier – voltage source practically did not influence qualitative indicators of the converter work in any way; a network filter must be used to eliminate the finaldistortions introducedinto the source voltage by an additional nonlinear load.