Аннотация: в статье представлены результаты исследований разных способов управления матричным преобразователем частоты: скалярной и пространственно-векторной модуляции.

Ключевые слова: матричный преобразователь частоты, скалярная модуляция, пространственно- векторная модуляция.

Для управления матричными преобразователями частоты (МПЧ) применяется несколько алгоритмов. Многие алгоритмы скалярной модуляции [1][2] позволяют в режиме реального времени регулировать коэффициент передачи напряжения q в диапазоне от 0 до 0,5. Оптимизированный алгоритм Вентарини [2] позволяет регулировать коэффициент передачи напряжения q в диапазоне от 0 до √3 / 2 за счёт использования в выходном фазном напряжении гармонической составляющей третьего порядка. Методы пространственно-векторной модуляции (ПВМ) также позволяют обеспечить максимальный коэффициент передачи напряжения q равный √3 / 2 .

В теории ПВМ ключевую роль играет понятие пространственного вектора, представляющего собой трехфазную систему векторов на комплексной плоскости. Для управления МПЧ с помощью хорошо известных алгоритмов ПВМ выпрямительной и инверторной частей двухзвенных преобразователей частоты[5], МПЧ был представлен в эквивалентной схеме, сочетающей выпрямитель и инвертор, связанные с помощью виртуального звена постоянного тока[3].

Поскольку ПВМ рассматривает все три модулирующих сигнала или напряжения как одно целое, векторная сумма трех модулирующих сигналов или напряжений известна как опорное напряжение U 0ref , которое связано с величиной выходного напряжения переключающих топологий.

Для симметричной трехфазной системы синусоид мгновенные значения выходных напряжений могут быть представлены в виде:

то упомянутые ограничения могут быть выражены как

SxA + SxB + SxC = 1.

При подключении к МПЧ трехфазных электродвигателей переменного тока для корректной работы преобразователя необходимо выполнять следующее: из девяти ключей МПЧ одновременно замкнутыми всегда должны быть три ключа, относящиеся к разным фазам нагрузки. Это дает 27 разрешенных комбинаций открытых ключей. [14] Для каждой комбинации линейные напряжения входа и выхода могут быть выражены в виде пространственных векторов. Комбинации представлены в таблице 1.

Группа  I содержит 18 комбинаций активных векторов  выходного напряжения U 0 и активных векторов входного I i , имеющих фиксированное направление. Они имеют место, когда все три выходные фазы соединены каким-либо образом только с двумя входными фазами.

Группа II содержит 3 комбинации нулевых векторов выходного напряжения и входного тока. В этом случае все три фазы связаны только с одной из выходных фаз.

Группа III содержит 6 комбинаций, в которых каждая выходная фаза подключена к одной из выходных. В этом случае величина и фаза каждого из векторов являются переменными. Эта группа векторов не используется.

Список литературы

1.   Alesina A. Analisys and Design of Optimum Amplitude Nine-Switch Direct AC-AC Converters /A. Alesina, M. Venturini // IEEE Transactions on Power Electronics. – January 1989. – Vol. 4, no. 1. – P. 101–112.

2. Venturini M. A new sinewave in, sinewave out conversion technique which eliminates reactive elements / M. Venturini // Proc. POWERCON’80. – 1980. – P. E3/1–E3/15.

3.     Кокорин Н.В. Исследование и разработка преобразователя частоты матричного типа для электроприводов переменного тока: дис. … канд. техн. наук / Н. В. Кокорин; Чувашский гос. Университет – Чебоксары, 2010. – 157 с.

4.            Бобров М.А. Разработка наблюдателя основного  магнитного  потока  для  реализации бездатчиковых принципов управления электроприводом на базе асинхронизированного вентильного двигателя/ М.А. Бобров, Г.М. Тутаев– В сборнике: Актуальные вопросы науки и техники. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. 2017. – 45 с.

5.               Тутаев Г.М. Оценка энергетических характеристик асинхронизированного вентильного двигателя при различных способах аппроксимации кривой намагничивания/ Г.М. Тутаев, М.А. Бобров, И.В. Гуляев/Электротехника.2017.№6 ­– 2-6 с.

6.         Тутаев Г.М. Исследование энергоэффективных режимов работы электропривода на базе асинхронизированного вентильного двигателя / Г.М. Тутаев, И.С. Юшков, М.А. Бобров – В сборнике: Актуальные проблемы технических наук в России и за рубежом. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. 2017. С. 68-72.

7. Tutaev G.M. Energy-efficient control options of electric drive based on  asynchronous converter-fed motor / G.M. Tutaev, A.V. Volkov, M.A. Bobrov– В сборнике: труды XIII международной научно- технической конференции актуальные проблемы электронного приборостроения Proceedings: in 12 volumes, 2016. С. 88-93.