Параметрична система керування трифазним активним випрямлячем з фіксованою частотою модуляції

Abstract

Дослідження характеристик активних керованих випрямлячів – джерел напруги (АВДН) нерозривно пов'язане з питанням використання у них того чи іншого алгоритму керування ключами. Відомо, що вони поділяються на дві основні групи – алгоритми зі змінною і з фіксованою частотою модуляції. Кожен з них має свої переваги і недоліки, привносячи особливості як до розрахунку параметрів силової схеми перетворювача, так і у вибір структури системи керування та авторегулювання. Алгоритми керування з фіксованою частотою модуляції мають відчутні переваги, що спрощують тепловий розрахунок елементів схеми і вхідних фільтрів перетворювача. На практиці, найчастіше, необхідно підтримувати кут зсуву між струмом і напругою мережі живлення рівний 0, або, в режимі рекуперації енергії рівний 180 електричним градусам. З цим завданням добре справляються параметричні системи керування. Тому розглянуто створення і моделювання структури параметричної системи керування АВДН з фіксованою частотою модуляції, що дозволяє формувати близький до синусоїди струм мережі живлення з нульовим фазовим зсувом щодо напруги мережі в широкому діапазоні зміни параметрів схеми і споживаної нею потужності. У роботі розглянуто: фізичні передумови функціонування запропонованого авторами алгоритму роботи системи керування, яка побудована на принципі формування сигналу керування PWM генератора зі складових напруг вхідного ланцюга схеми з фазовою корекцією кута зсуву першої гармоніки струму мережі щодо напруги живлення; принципи формування сигналів, що діють всередині неї; побудовано залежності, що обґрунтовують необхідність застосування запропонованих у статті технічних рішень. Результати моделювання показали, що АВДН, який працює із запропонованою системою керування, дозволяє підтримувати задане значення вихідної напруги і близький до синусоїди струм мережі живлення з нульовим фазовим зсувом відносно напруги живлення у широкому діапазоні зміни параметрів схеми і споживаної нею потужності.

The study of the characteristics of active controlled rectifiers – voltage sources (ARVS) is inextricably connected with the issue of using one or another key management algorithm in them. It is known that they are divided into two main groups: algorithms with a variable and with a fixed modulation frequency. Each of them has its advantages and disadvantages, bringing features both to the calculation of the parameters of the power circuit of the converter, and to the choice of the structure of the control system and autoregulation. Control algorithms with a fixed modulation frequency have tangible advantages that simplify the thermal calculation of circuit elements and input filters of the converter. In practice, most often, it is necessary to maintain the offset angle between the current and the voltage of the power network equal to 0, or, in the energy recovery mode – 180 electrical degrees. Parametric control systems cope well with this task. Therefore, is was shown creation and modeling the structure of the parametric control system of the ARVS with a fixed modulation frequency, which allows to form a power network current close to a sinusoid with a zero phase shift with respect to the network voltage in a wide range of changes in the parameters of the circuit and the power consumed by it. The paper examines: the physical prerequisites for the operation of the control system algorithm proposed by the authors, which is built on the principle of generating a PWM generator control signal from the component voltages of the input circuit of the circuit with phase correction of the shift angle of the first harmonic of the network current relative to the supply voltage; principles of formation of signals operating within it; the dependencies justifying the need to apply the technical solutions proposed in the article are built. The simulation results showed that the ARVS, which works with the proposed control system, allows maintaining the specified value of the output voltage and the current close to the sinusoid of the power network with zero phase shift relative to the power supply voltage in a wide range of changes in the parameters of the circuit and the power consumed by it.