Исследование энергетических характеристик однофазных активных четырёхквадрантных выпрямителей с усовершенствованной гистерезисной модуляцией

Autor: Plakhtii, Oleksandr, Nerubatskyi, Volodymyr, Karpenko, Nadiia, Hordiienko, Denys, Butova, Olha, Khoruzhevskyi, Hryhorii
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 8 (101) (2019): Energy-saving technologies and equipment; 36-44
Восточно-Европейский журнал передовых технологий; Том 5, № 8 (101) (2019): Энергосберегающие технологии и оборудование; 36-44
Східно-Європейський журнал передових технологій; Том 5, № 8 (101) (2019): Енергозберігаючі технології та обладнання; 36-44
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: The traction electric drives for electric rolling stock of alternating current employ the diode and thyristor rectifiers that predetermine a series of shortcomings. These include the significant emission of reactive power and higher harmonics of currents to the contact network, as well as the impossibility of implementing electricity recuperation to the contact network. In this regard, it is promising to use single-phase four-quadrant active rectifiers with a correction of power coefficient. The advantage of these converters is ensuring a power coefficient close to unity, the implementation of the sinusoidal input current, as well as the possibility of implementing electricity recuperation to the power network.In the systems of control over active rectifiers quite common are the control systems with hysteresis modulation. However, hysteresis modulation predetermines the need to implement high and variable frequency for switching power keys, which negatively affects power losses in a transducer. Therefore, a control system with improved hysteresis modulation has been proposed. Due to the improved algorithm for switching power keys the proposed improved hysteresis control system makes it possible to reduce the number of switching power switches. That decreases the dynamic losses of power in an active rectifier, which makes it possible to improve the efficiency of electric rolling stock in general.The simulation modeling conducted in the MATLAB 2017b software has confirmed effectiveness of the proposed modulation algorithm. In addition, during implementation of the proposed commutation algorithm there is an improvement in the harmonic composition of input current. The reduction in the amplitudes of higher harmonics of input current has been confirmed, as well as the improvement in the resultant coefficient of harmonic distortions
У тягових електроприводах електрорухомого складу змінного струму використовуються діодні та тиристорні випрямлячі, які зумовлюють ряд недоліків. До таких недоліків відносяться значна емісія реактивної потужності та вищих гармонік струмів до контактної мережі, а також відсутність можливості реалізації рекуперації електроенергії до контактної мережі. В зв’язку з цим перспективним є застосування однофазних чотириквадрантних активних випрямлячів з корекцією коефіцієнта потужності. Перевагою цих перетворювачів є забезпечення коефіцієнта потужності близького до одиниці, реалізація синусоїдального вхідного струму, а також можливість реалізації рекуперації електроенергії до мережі живлення.У системах керування активними випрямлячами досить поширеними є системи керування з гістерезисною модуляцією. Проте гістерезисна модуляція зумовлює необхідність реалізації високої та змінної частоти комутації силових ключів, що негативно впливає на втрати потужності в перетворювачі. Тому запропоновано систему керування з покращеною гістерезисною модуляцією. За рахунок удосконаленого алгоритму комутації силових ключів запропонована покращена гістерезисна система керування дозволяє знизити число перемикань силових ключів. Це дозволяє знизити динамічні втрати потужності в активному випрямлячі, що дає змогу збільшити ККД електрорухомого складу в цілому.У програмі Matlab 2017b проведено імітаційне моделювання, що підтверджує ефективність запропонованого алгоритму модуляції. Крім того, під час реалізації запропонованого алгоритму комутації спостерігається покращення гармонічного складу вхідного струму. Підтверджено зниження амплітуд вищих гармонік вхідного струму та покращення результуючого коефіцієнта гармонічних спотворень
В тяговых электроприводах электроподвижного состава переменного тока используются диодные и тиристорные выпрямители, которые обуславливают ряд недостатков. К таким недостаткам относятся значительная эмиссия реактивной мощности и высших гармоник токов в контактной сети, а также отсутствие возможности реализации рекуперации электроэнергии в контактной сети. В связи с этим перспективным является применение однофазных четырёхквадрантных активных выпрямителей с коррекцией коэффициента мощности. Преимуществом этих преобразователей является обеспечение коэффициента мощности близкого к единице, реализация синусоидального входного тока, а также возможность реализации рекуперации электроэнергии в сеть.В системах управления активными выпрямителями достаточно распространены системы управления с гистерезисной модуляцией. Однако гистерезисная модуляция вызывает необходимость реализации высокой и переменной частоты коммутации силовых ключей, что негативно влияет на потери мощности в преобразователе. Поэтому предложена система управления с улучшенной гистерезисной модуляцией. За счет усовершенствованного алгоритма коммутации силовых ключей предложенная улучшенная система управления позволяет снизить число переключений силовых ключей. Это позволяет снизить динамические потери мощности в активном выпрямителе, что дает возможность увеличить КПД входного преобразователя электроподвижного состава.В программе Matlab 2017b проведено имитационное моделирование, что подтверждает эффективность предложенного алгоритма модуляции за счет снижения числа переключений силовых ключей. Кроме того, при реализации предложенного алгоритма коммутации наблюдается улучшение гармонического состава входного тока. Подтверждено снижение амплитуд высших гармоник входного тока и снижение результирующего коэффициента гармонических искажений
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: