Обоснование схемы активного фильтра гармоник на основе гибридного каскадного инвертора
Автор: Шевырев Юрий Вадимович, До Тхань Лич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электромеханические системы
Статья в выпуске: 2 т.21, 2021 года.
Бесплатный доступ
С увеличением количества уровней в инверторе усложняется схема, увеличивается количество полупроводниковых ключей. Поэтому представляют интерес топологии, которые позволяют получить увеличение уровней напряжения с уменьшением количества полупроводников, повысить производительность и надежность системы. Предложена схема гибридного каскадного инвертора, рассмотрен метод широтно-импульсной модуляции на основе несущей, приведена блок-схема алгоритма генерации опорных модулирующих сигналов в оптимизированном методе широтно-импульсной модуляции. Для управления гибридным инвертором в составе активного фильтра гармоник в работе предложен метод широтно-импульсной модуляции несущей, который позволяет уменьшить синфазное напряжение, коммутационные потери, минимизировать гармоники тока и напряжения. Приведено описание алгоритма ШИМ, на основе которого осуществляется модуляция управляющих сигналов и затем сравнение их с треугольной несущей для генерации последовательности импульсов, включающих или отключающих полупроводниковые ключи. Целью предложенных решений является улучшение гармонических искажений, вызванных нелинейной нагрузкой в низковольтной системе 0,4 кВ. Приведены результаты моделирования предложенной схемы активного фильтра гармоник. На основании выполненных исследований показано, что применение активного фильтра гармоник на основе 5-ступенчатого гибридного инвертора при управлении методом широтно-импульсной модуляции является эффективным средством фильтрации высших гармоник на шинах низкого напряжения 0,4 кВ при наличии нелинейной нагрузки, что позволяет решить задачу по устранению воздействия высших гармоник на производственную деятельность предприятия.
Многоуровневый инвертор, алгоритм оптимизации напряжения инвертора, синфазное напряжение, многоуровневый гибридный инвертор, широтно-импульсная модуляция
Короткий адрес: https://sciup.org/147234095
IDR: 147234095 | DOI: 10.14529/power210211
Список литературы Обоснование схемы активного фильтра гармоник на основе гибридного каскадного инвертора
- Alishah R.S., Nazarpour D., Hosseini S.H., Sabahi M. Reduction of power electronic elements in multilevel converters using a new cascade structure. IEEE Trans. Ind. Electron., 2015, vol. 62, no. 1, pp. 256-259. DOI: 10.1109/tie.2014.2331012
- Jos Rodrguez, Jih-Sheng Lai. Multilevel Inverters: An Overview of Topologies, Controls, and Applications. IEEE Transactions in Industrial Electronics, 2002, vol. 49 (4), pp. 2703-2712. DOI: 10.1109/tie.2002.801052
- Sourabh Rathod, Mukesh Kirar, Bharadwaj S.K. A review of Cascaded Multilevel inverter control techniques and its application. International research journal of Engg and Technology, 2015.
- Nguyen Van Nho, Nguyen Xuan Bac. Carrier pwm control of cascaded hybrid npc 3-level inverter and two-level inverters. IEEE Transactions on Industrial Electronics, September 2011.
- Sadigh A.K., Abarzadeh M., Corzine K.A., Dargahi V. A new breed of optimized symmetrical and asymmetrical cascaded multilevel power converters. IEEE J. Emerg. Sel. Topics Power Electron., 2015, vol. 3, no. 4, pp. 1160-1170. DOI: 10.1109/jestpe.2015.2459011
- Babaei E., Laali S. Optimum structures of proposed new cascaded multilevel inverter with reduced number of components. IEEE Trans. Ind. Electron., 2015, vol. 62, no. 11, pp. 6887–6895. DOI: 10.1109/tie.2015.2437330
- Nadeem Ahmad, Binsy joseph. A Review Paper on Multilevel Inverters with Its Control and Power Quality Parameters. International journal of interdisciplinary, Research 2017.
- Sourabh Rathod, Mukesh Kirar, Bharadwaj S.K. A review of Cascaded Multilevel inverter control techniques and its application. International research journal of Engineering and Technology, July 2015.
- Chan R, Baek J, Kwak S. Simple algorithm with fast dynamics for cascaded H-bridge multilevel inverter based on model predictive control method. Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2017 IEEE, 2017, pp. 696–702. DOI: 10.1109/apec.2017.7930770
- Tu Nguyen T.-K., Nguyen N.-V. Novel eliminated common mode voltage PWM sequences and an online algorithm to reduce current ripple for a three-level inverter. IEEE Trans. Power Electron., 2017, vol. 32, no. 10, pp. 7482–7493. DOI: 10.1109/tpel.2016.2634009
- Uddin M., Mirzaeva G., Goodwin G., Stepien P. A simplified model predictive control to eliminate common mode voltage of an AC motor fed by a neutral point clamped inverter. International Conference on Electrical Machines and Systems, 2017, pp. 1–6. DOI: 10.1109/icems.2017.8056507
- Liu P., Duan S., Yao C., Chen C. A double modulation wave CBPWM strategy providing neutral-point voltage oscillation elimination and CMV reduction for three-level NPC inverters. IEEE Trans. Ind. Electron., 2018, vol. 65, no. 1, pp. 16–26. DOI: 10.1109/tie.2017.2723866
- Tsai M.-J., Chen H.-C., Tsai M.-R., Wang Y.-B., Cheng P.-T. Evaluation of carrier-based modulation techniques with common-mode voltage reduction for neutral point clamped converter. IEEE Trans. Power Electron., 2018, vol. 33, no. 4, pp. 3268–3275. DOI: 10.1109/tpel.2017.2707583
- Lewandovski M., Szelag A. Minimizing harmonics of the output voltage of the chopper inverter. Archiv fur Elecktrotechnik, 1986, vol. 69, no. 4, pp. 223–226. DOI: 10.1007/bf01573601
- Hava A.M., Un E. Performance analysis of reduced common mode voltage PWM methods and comparison with standard PWM methods for three-phase voltage source inverters. IEEE Trans. Power Electron., 2009, vol. 24, no. 1, pp. 241–252. DOI: 10.1109/tpel.2008.2005719
- Chandini G.S., Shiny G. Common mode voltage elimination technique for an open-end winding induction motor using carrier-based PWM. International Conference on Technological Advancements in Power and Energy, 2017, pp. 1–5. DOI: 10.1109/tapenergy.2017.8397239
- Takashi I., Mochikawa H. A new control of PWM inverter for minimum loss operation of an induction motor drive. IEEE Transactions Industry Applications, 1985, vol. 21, no. 3, pp. 580–587. DOI: 10.1109/tia.1985.349713
- Nho N.V., Youn M.J. Comprehensive study on space vector PWM and carrier based PWM correlation in multilevel invertors. Proc. Inst. Elect. Eng.–Elect. Power Appl., 2006, vol. 153, no. 1, pp. 149–158. DOI: 10.1049/ip-epa:20050046
- IEEE Std 519-2014. IEEE Recommended practices and requirements for harmonic control in electrical power systems. American national standards institute. 2014. 29 p.
