СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРА ВИХІДНОЇ НАПРУГИ АКТИВНОГО ЧОТИРИКВАДРАНТНОГО ВИПРЯМЛЯЧА
DOI:
https://doi.org/10.18664/1994-7852.198.2021.256643Ключові слова:
активний трифазний чотириквадрантний випрямляч, електричний рухомий склад, коефіцієнт потужності, регулятор вихідної напруги, рекуперація, широтноімпульсна модуляціяАнотація
Проведено аналіз відомих систем керування активного чотириквадрантного
випрямляча з широтно-імпульсною модуляцією, що застосовується на електричному
рухомому складі залізничного транспорту, і методів визначення модального та симетричного
оптимуму. Встановлено необхідність системи автоматичного регулювання для стабілізації
вихідної напруги за умови зміни струму. Розроблено систему керування активного
трифазного чотириквадрантного випрямляча на базі широтно-імпульсної модуляції.
Визначено статичну регулювальну характеристику вихідної напруги активного випрямляча у
функції величини струму навантаження та значення регулювального коефіцієнта. Визначено
амплітудно-частотну характеристику каналу керування вихідної напруги активного
випрямляча, що отримано шляхом додавання до керуючого сигналу додаткових частот і
вимірювання даних частот у формі вихідної напруги. Визначено динамічну регулювальну
характеристику та передавальну функцію активного випрямляча. Проведено моделювання
активного випрямляча із системою керування та частотою широтно-імпульсної модуляції
10 кГц у програмному середовищі Matlab / Simulink. Виконано синтез регулятора вихідної
напруги активного трифазного чотириквадрантного випрямляча з широтно-імпульсною
модуляцією на основі модального оптимуму. Отримано осцилограми перехідного процесу
вихідної напруги при авторегулюванні.
Посилання
Chomat M. Operation of active front-end rectifier in electric drive under unbalanced voltage
supply. Electric Machines and Drives. 2011. P. 195–216. DOI: 10.5772/14295.
Plakhtii O., Nerubatskyi V., Karpenko N., Hordiienko D., Butova O., Khoruzhevskyi H.
Research into energy characteristics of single-phase active four-quadrant rectifiers with the improved
hysteresis modulation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 5,
No. 8 (101). P. 36–44. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.179205.
Rodriguez J. R., Dixon J. W., Espinoza J. R., Pontt J., Lezana P. PWM regenerative
rectifiers: state of the art. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2005. Vol. 52 (1). P. 5–22.
DOI: 10.1109/tie.2004.841149.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D., Khoruzhevskyi H. Prospects for the
development of power electronics by application of technologies for production of power
semiconductor switches based on silicon carbide. International scientific journal «Industry 4.0».
Vol. 5, Issue 4. P. 170–173.
Vazquez S., Leon J., Franquelo L., Rodriguez J., Young H., Marquez A., Zanchetta P.
Model Predictive Control: a review of its applications in power electronics. IEEE Ind Electron Mag.
Vol. 8 (1). P. 16–31.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D. Control and accounting of parameters of
electricity consumption in distribution networks. 2021 XXXI International Scientific Symposium
Metrology and Metrology Assurance (MMA). 2021. P. 114–117.
DOI: 10.1109/MMA52675.2021.9610907.
Plakhtii O., Nerubatskyi V., Sushko D., Ryshchenko I., Tsybulnyk V., Hordiienko D.
Improving energy characteristics of AC electric rolling stock by using the three-level active fourquadrant rectifiers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 4, No. 8 (100).
P. 6–14. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.174112.
Wei L., Jankovic Z., Patel Y. P., Hu J. Single phase precharge control method for active front
end rectifier. 2016 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). 2016. P. 1–6.
DOI: 10.1109/ecce.2016.7855436.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Ananіeva O., Zinchenko O. Analysis of the Smart Grid concept
for DC power supply systems. International scientific journal «Industry 4.0». 2019. Vol. 4, Issue 4.
P. 179–182.
Venkatramanan D., Bharadwaj P., Adapa A. K., John V. Power Conversion Technologies
for High-Performance AC Micro-grid. INAE Lett. 2019. Vol. 4, Issue 1. P. 27–35.
Barbie E., Kuperman A., Rabinovici R. A Novel Active Three-Phase Multilevel Power
Factor Correction Rectifier. 2018 IEEE International Conference on the Science of Electrical
Engineering (ICSEE). 2018. P. 1–5. DOI: 10.1109/ICSEE.2018.8646113.
Щербак Я. В., Плахтій О. А., Нерубацький В. П. Регулювальні характеристики
активного чотириквадрантного перетворювача в режимах випрямлення і рекуперації. Технічна
електродинаміка. 2017. № 6. С. 26–31. DOI: 10.15407/techned2017.06.026.
Chan R., Kwak S. Model-based predictive current control method with constant switching
frequency for single-phase voltage source inverters. Energies. 2017. Vol. 10. P. 1–21.
DOI: 10.3390/en10111927.
Kouro S., Cortes P., Vargas R., Ammann U., Rodriguez J. Model predictive control – a
simple and powerful method to control power converters. IEEE Trans Ind Electron. 2009. Vol. 56 (6).
P. 1826–1838. DOI: 10.1109/TIE.2008.2008349.
Song W., Ma J., Zhou L., Feng X. Deadbeat predictive power control of single-phase threelevel neutral-point-clamped converters using space-vector modulation for electric railway traction.
IEEE Trans Power Electron. 2015. Vol. 31. P. 721–732. DOI: 10.1109/TPEL.2015.2400924.
Bohra A., Sajeesh D., Patel C., Saldanha M. Modulation techniques in single phase PWM
rectifier. IJCA Proceedings on International Conference on Advances in Science and Technology.
P. 5–7.
Deng F., Chen Z. Voltage-Balancing Method for Modular Multilevel Converters Switched
at Grid Frequency. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2015. No. 62(5). P. 2835–2847.
DOI: 10.1109/tie.2014.2362881.
Зниження динамічних втрат в активному однофазному чотириквадрантному
перетворювачі з покращеним алгоритмом гістерезисної модуляції / О. А. Плахтій,
В. П. Нерубацький, Д. Л. Сушко, В. Є. Кавун. Праці Інституту електродинаміки Національної
академії наук України. 2018. Вип. 51. С. 88–94. DOI: 10.15407/publishing2018.51.088.
Martinez-Rodrigo F., Ramirez D., Rey-Boue A., de Pablo S., Herrero-de Lucas L. Modular
Multilevel Converters: Control and Applications. Energies. 2017. No. 10 (11): 1709. 26 p.
DOI: 10.3390/en10111709.
Dai P., Guoand G., Gong Z. A Selection Precharge Method for Modular Multilevel
Converter. International Journal of Control and Automation. 2016. Vol. 9, No. 4. P. 161–170.
DOI: 10.14257/ijca.2016.9.4.16.
Deng Y., Wang Y., Teo K. H., Harley R. G. A Simplified Space Vector Modulation
Scheme for Multilevel Converters. IEEE Transactions on Power Electronics. 2016. P. 1–14. DOI:
1109/TPEL.2015.2429595.
Нерубацький В. П. Регулювальні характеристики 4QS-перетворювача з
гістерезисною системою керування. Проблеми енергоресурсозбереження в промисловому
регіоні. Наука і практика: матеріали III всеукраїнської науково-практичної конференції
молодих вчених, фахівців, аспірантів (Маріуполь, 11–12 травня 2017 р.). Маріуполь: ДВНЗ
«ПДТУ», 2017. C. 112–114.
Bashir S. B., Memon Z. A. An Improved Voltage Balancing Method for Grid Connected
PV System Based on MMC Under Different Irradiance Conditions. 2018 IEEE 61st International
Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS). 2018. P. 865–868. DOI:
1109/MWSCAS.2018.8623947.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Kotlyarov V. Analysis of topologies of active four-quadrant
rectifiers for implementing the INDUSTRY 4.0 principles in traffic power supply systems.
International scientific journal «Industry 4.0». 2019. Vol. 4, Issue 3. P. 106–109.
Щербак Я. В., Нерубацький В. П. Динамічний коефіцієнт передачі статичного
перетворювача системи автоматичного регулювання електричним гальмуванням. Збірник
наукових праць Української державної академії залізничного транспорту. 2015. Вип. 153.
С. 5–12. DOI: 10.18664/1994-7852.153.2015.63861.
Щербак Я. В., Нерубацький В. П. Динамічні характеристики системи автоматичного
регулювання струму в режимі електричного гальмування. Інформаційно-керуючі системи на
залізничному транспорті. 2013. № 1. С. 58–63.
Chang H. T. Chen H. C. Voltage Balancing Control for Four-Switch Three-Phase Active
Front-End Rectifier. 2021 IEEE 12th Energy Conversion Congress & Exposition. 2021. P. 1993–
DOI: 10.1109/ECCE-Asia49820.2021.9479135.
Tarisciotti L., Burgos M., Claudio D., Garcia C., Rodriguez J. Predictive zero-sequence
control of parallel three-phase active rectifiers. 2020 IEEE Energy Conversion Congress and
Exposition (ECCE). 2020. P. 2584–2591. DOI: 10.1109/ECCE44975.2020.9236146.
Rebollo E., Talavera D., Granizo R. Use of Discharge Resistor to Improve Transient DeExcitation in Brushless Synchronous Machines. Energies. 2019. Vol. 12. P. 1–17.
DOI: 10.3390/en12132528.
Tandukar S., Baldwin T., Chiu S., Hamlett B. Education of Control and Over-Current
Protection Strategy for Active Three-Phase Rectifiers. 2020 52nd North American Power Symposium
(NAPS). 2021. P. 1–6. DOI: 10.1109/NAPS50074.2021.9449767.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D., Podnebenna S. Synthesis of a regulator
recuperation mode a DC electric drive by creating a process of finite duration. 2021 IEEE 3rd Ukraine
Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). P. 272–277.
DOI: 10.1109/UKRCON53503.2021.9575792.
Scherbak Ya., Plakhtii O., Nerubatskyi V., Hordiienko D., Shelest D., Semenenko Yu.
Analysis of exact and approximating dependences of the active resistance of conductor on the
frequency of current under the action of skin effect. IEEE EUROCON 2021 – 19th International
Conference on Smart Technologies. P. 438–442. DOI: 10.1109/EUROCON52738.2021.9535581.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
