Модифицированный операторный метод для разработки математических моделей вентильных преобразователей с периодической структурой

Аннотация

Актуальность: в мире особое внимание уделяется решению задач по разработке силовой полупроводниковой преобразовательной техники на основе преобразователей тока, имеющих широкое применение в различных промышленных сферах, их рациональному использованию с высокой точностью поддержания энергетических параметров, повышению эксплуатационной надежности и увеличению длительности срока службы. В настоящее время в развитых странах «…более 60% вырабатываемой электроэнергии проходит через полупроводниковые преобразователи. При использовании систем силовой электроники до мирового уровня можно будет экономить 12-15% вырабатываемой электроэнергии». В связи с этим вопросы, связанные с повышением энергоэффективности вентильных преобразователей на основе преобразователей тока различного назначения, предназначенных для обеспечения необходимого режима питания энергетических объектов с повышенными требованиями к качеству потребляемой энергии и надежности энергоресурсов являются актуальными.

Цель: разработка эффективной методики моделирования вентильных преобразователей с периодической структурой для эффективного расчета их переходных и установившихся режимов.

Методы: при решении поставленной задачи использовался модифицированный операторный метод на основе преобразования Лапласа, а также метод мгновенных значений.

Результаты: Разработанная методика обеспечивает возможность её применения для всех разновидностей автономных инверторов и преобразователей энергии с периодической последовательностью смены структуры (топологии) силовой схемы. Важное достоинство разработанной методики заключается в том, что полученные на её основании математические модели и алгоритмы позволяют рассчитывать переходные и установившиеся режимы работы вентильных преобразователей при их работе на активно-индуктивную и двигательную нагрузку в непрерывных и прерывистых режимах входных токов инверторов с учетом вида нагрузки, способа управления и формы входного тока инверторов; позволяют определить параметры элементов силовой схемы вентильных преобразователей, а также диапазон регулирования, обеспечивающий стабилизацию выходного напряжения с сохранением коммутационной устойчивости преобразователя.