МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИЛОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ, ПИТАЮЩИХСЯ ОТ ОБЩЕГО ЗВЕНА ПОСТОЯННОГО ТОКА 

Анучин А.С., Демидова Г.Л., Стжелецки Р., Яковенко М.С. Моделирование переходных процессов в силовых преобразователях, питающихся от общего звена постоянного тока // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 1. № 1. С. 125–131. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-1-125-131

Предмет исследования. Представлена математическая модель силовых преобразователей электропривода, питающихся от общего звена постоянного тока, на примере тяговых электроприводов карьерного самосвала БЕЛАЗ-90 мощностью 280 кВт. Модель выполнена в пакете MATLAB/Simulink. Новизна предложенной модели заключается в применении новой топологии силовой схемы для исследования работы двух инверторов, подключенных к одному звену постоянного тока. Представлена возможность исследования переходных процессов в распределенном звене постоянного тока с целью уменьшения пульсаций тока, как в конденсаторной батарее инверторов, так и в общем звене постоянного тока. Метод. В целях снижения пульсаций на аппаратном уровне предложен метод введения дополнительной индуктивности между конденсаторами инверторов. С этой же целью при широтно-импульсной модуляции на алгоритмическом уровне предложено введение фазового сдвига опорных сигналов двух параллельно работающих инверторов. Разработана математическая модель, позволяющая оценивать пульсации тока между инвертором и конденсатором звена постоянного тока и между конденсатором и источником питания. Основные результаты. Показано, что алгоритмический метод вдвое снижает пульсации тока между инвертором и конденсатором звена постоянного тока и до 10 раз снижает ток между конденсатором инвертора и источником питания. Практическая значимость. Предложенная модель может быть использована при проверке токовой нагрузки элементов силового преобразователя в процессе проектирования систем многодвигательного электропривода (станочные приводы, гибридные транспортные средства).

1. Holtz J. Pulsewidth modulation-a survey // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 1992. V. 39. N 5. P. 410–420. doi: 10.1109/41.161472
2. Wang H., Davari P., Wang H., Kumar D., Zare F., Blaabjerg F. Lifetime Estimation of DC-link capacitors in adjustable speed drives under grid voltage unbalances // IEEE Transactions on Power Electronics. 2019. V. 34. N 5. P. 4064–4078. doi: 10.1109/TPEL.2018.2863701
3. Zhao B., Song Q., Liu W., Sun Y. Overview of dual-active-bridge isolated bidirectional DC-DC converter for high-frequency-link power-conversion system // IEEE Transactions on Power Electronics. 2014. V. 29. N 8. P. 4091–4106. doi: 10.1109/TPEL.2013.2289913
4. Blaabjerg F., Yang Y., Ma K., Wang X. Power electronics — the key technology for renewable energy system integration // Proc. 4th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA-2015). 2015. P. 1618–1626. doi: 10.1109/ICRERA.2015.7418680
5. Sagarduy J., Moses A.J. Copper winding losses in matrix converter-fed induction motors: A study based on skin effect and conductor heating // Proc. 39th IEEE Annual Power Electronics Specialists Conference, PESC’08. 2008. P. 3192–3198. doi: 10.1109/PESC.2008.4592445
6. Nan X., Sullivan C.R. An improved calculation of proximity effect in high-frequency windings of round conductors // Proc. 34th IEEE Annual Power Electronics Specialists Conference. 2003. V. 2. P. 853– 860. doi: 10.1109/PESC.2003.1218168
7. Meng X.Z., Sloot J.G.J. Reliability concept for electric fuses // IEE Proceedings — Science, Measurement and Technology. 1997. V. 144. N 2. P. 87–92. doi: 10.1049/ip-smt:19970861
8. Shi J. Multi-factors ageing condition inspection and lifetime prediction for low voltage fuse // Proc. 2012 International Conference on Computer Science and Information Processing (CSIP). 2012. P. 1227–1231. doi: 10.1109/CSIP.2012.6309080
9. Holman J.P. Heat Transfer. 7th ed. McGraw-Hill, 1992. (Mechanical Engineers Series).
10. Kolar J.W., Round S.D. Analytical calculation of the RMS current stress on the DC-link capacitor of voltage-PWM converter systems // IEE Proceedings: Electric Power Applications. 2006. V. 153. N 4. P. 535–543. doi: 10.1049/ip-epa:20050458
11. Zhou D., Wang H., Blaabjerg F. Mission profile based system-level reliability analysis of DC/DC converters for a backup power application // IEEE Transactions on Power Electronics. 2018. V. 33. N 9. P. 8030–8039. doi: 10.1109/TPEL.2017.2769161
12. Maroti P.K., Padmanaban S., Blaabjerg F., Martirano L., Siano P. A novel multilevel high gain modified SEPIC DC-to-DC converter for high voltage/low current renewable energy applications // Proc. 12th IEEE International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG 2018). 2018. P. 1–6. doi: 10.1109/CPE.2018.8372541
13. Tang J., Wang H., Fu X., Ma S., Zhu G. DC-side harmonic mitigation in single-phase bridge inverter // Proc. 2015 International Conference on Industrial Informatics — Computing Technology, Intelligent Technology, Industrial Information Integration (ICIICII 2015). 2015. P. 251–254. doi: 10.1109/ICIICII.2015.144
14. Lee K.W., Hsieh Y.H., Liang T.J. A current ripple cancellation circuit for electrolytic capacitor-less AC-DC LED driver // Proc. 28th Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC 2013). 2013. P. 1058–1061. doi: 10.1109/APEC.2013.6520430
15. Wang H., Zhu G., Fu X., Ma S., Wang H. Waveform control method for mitigating harmonics of inverter systems with nonlinear load // Proc. 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2015). 2015. P. 2806–2811. doi: 10.1109/IECON.2015.7392527
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License