автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Непосредственный преобразователь частоты с прогнозирующим управлением

На правах рукописи

Корюков Константин Николаевич

НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ПРОГНОЗИРУЮЩИМ УПРАВЛЕНИЕМ

Специальность 05.09.12 - Силовая электроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург - 2005

Работа выполнена в Новоуральском государственном технологическом институте.

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Шрейнер Р.Т.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Дмитриев Б.Ф. кандидат технических наук, доцент Латышко В.Д.

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения.

Зашита диссертации состоится « 20»апреля 2005г. в $ часов на заседании диссертационного совета Д 212.238.05 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, г. С. - Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан <ИЙ_» 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

Дзлиев СВ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время все большую остроту принимает проблема энергосбережения, обусловленная не только ростом потребления электроэнергии в промышленности, но и ограниченностью запасов природных ископаемых. Одним из направлений решения указанной выше проблемы в областях силовой преобразовательной техники является использование перспективных схем преобразователей частоты (ПЧ) и применение эффективных алгоритмов для их управления.

Одной из широких областей применения силовой преобразовательной техники является электропривод переменного тока, где в большинстве случаев используются двухзвенные полупроводниковые преобразователи частоты, выполненные по схемам: неуправляемый (управляемый) выпрямитель - автономный инвертор напряжения, управляемый выпрямитель - автономный инвертор тока. Преобразователи такого типа являются нелинейными приемниками электрической энергии, потребляющими в большинстве случаев значительную реактивную мощность, что существенно снижает их энергетическую эффективность. Кроме этого они вносят значительные искажения в питающую сеть вследствие несинусоидального потребления входного тока. В связи с этим требования к влиянию различных потребителей на питающую сеть постоянно ужесточаются, что исключает использование простых схем выпрямителей на входе преобразователей частоты.

Помимо требований качества потребляемой электроэнергии преобразователи частоты должны обеспечивать возможность рекуперации энергии в питающую сеть. В тиристорных преобразователях частоты эта задача решается включением в состав преобразователя дополнительного вентильного комплекта, работающего в режиме зависимого инвертора. Для маломощных ПЧ используется транзистор с рекуперативным резистором в звене постоянного тока. Однако такие подходы не решают отмеченных выше проблем потребления реактивной мощности и вносимых в сеть искажений.

В настоящее время одним из перспективных направлений уменьшения потребления реактивной мощности из питающей сети при одновременной возможности двухстороннего обмена энергией и снижения уровней высших гармоник в кривой сетевого тока является применение схем активных ПЧ, использующих в силовой схеме полностью управляемые силовые ключи, управление которыми осуществляется релейными или импульсно-модуляционными методами. В качестве наиболее многообещающей схемы активного ПЧ, вызывающей значительный интерес у разработчиков преобразовательной техники сегодня, является непосредственный преобразователь частоты (НПЧ), в структуре которого отсутствует промежуточный фильтр. Как следствие, НПЧ обладает лучшими массогабаритнымн и динамическими показателями по сравнению с активными двухзвенными ПЧ и также как и они, представляет собой многомерный, многосвязный объект управления, который требует использования современных методов управления.

Поэтому поиск и реализация перспективных способов управления ПЧ, позволяющих помимо задач регулирования обеспечить электромагнитную совместимость и улучшить энергетическую эффективность НПЧ, является актуальной задачей, что подтверждается большим числом публикаций в отечественной и зарубежной литературе, посвященных этой проблематике.

Цели и задачи исследований. Цель данной диссертационной работы состоит в повышении электромагнитной совместимости и энергетической эффективности НПЧ с помощью современных алгоритмов управления, обеспечивающих это улучшение.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих основных

задач:

1) Обзор современных алгоритмов и методов управления ПЧ;

2) Выбор математического описания НПЧ, как объекта дискретных и непрерывных систем управления, и синтез на его основе алгоритмов управления силовыми ключами преобразователя;

3) Разработка цифровой математической модели, позволяющей исследовать работу непосредственного преобразователя частоты при изменении параметров силовой схемы и нагрузки в режимах потребления и рекуперации;

4) Разработка систем автоматического регулирования (САР) НПЧ, реализующих прогнозирующие алгоритмы управления;

5) Исследование эффективности полученных САР НПЧ;

6) Проведение экспериментальных исследований макетных и опытных образцов НПЧ.

Методы исследования. Основным методом исследования, примененным в данной работе, является метод математического моделирования. Математический аппарат, используемый для моделирования работы преобразователя, основан на теории нелинейных и дискретных систем управления, матричной алгебре и численных методах вычисления. Моделирование работы НПЧ базировалось на векторном подходе с преобразованием анализируемых величин во вращающуюся систему координат. Синтез регуляторов проводился с использованием методов теории автоматического управления и непрерывной аппроксимации дискретных коммутационных вектор-функций НПЧ. Разработка программного комплекса моделирования проводилась с помощью объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна представляемой диссертационной работы заключается в следующем:

1) Разработан алгоритм управления комплектами силовых ключей двухзвенного непосредственного преобразователя частоты (ДНПЧ), использующий векторную широтно-импульсную модуляцию (ВШИМ) в соответствии с которым предложена оптимальная по переключениям схема распределения образующих векторов активного выпрямителя (АВ) и автономного инвертора (АИ) на периоде ВШИМ.

2) Синтезированы структуры и алгоритмы САР НПЧ на основе однотактного и многотактного алгоритмов прогнозирующего релейно-векторного управления.

3) Установлено, что синтезированная САР напряжения нагрузки и сетевого тока НПЧ, использующая многотактный алгоритм ПРВ управления, обладает лучшими энергетическими показателями по сравнению с САР, реализованной на основе однотактного алгоритма ПРВ управления в диапазоне изменения коэффициента гармоник сетевого напряжения [0...4-5] %.

4) В результате математического и физического моделирования установлены зависимости средних частот переключения комплектов силовых ключей ДНПЧ от

частоты дискретизации при однотактном алгоритме ПРВ управления и частоты ШИМ при многотактном алгоритме ПРВ управления, а полученная оценка эффективности управления по гармоническому составу сетевых токов и выходных напряжений позволяет произвести рациональный выбор этих частот.

На защиту выносятся следующие положения:

1) Предложенный алгоритм управления комплектами силовых ключей ДНПЧ, позволяющий обеспечить практически синусоидальную форму входного и выходного тока преобразователя, а также реализующий мягкую коммутацию в одном из комплектов ключей.

2) Комплекс математических моделей и результаты исследования ДНПЧ, как объекта управления.

3) Структуры и алгоритмы функционирования систем автоматического регулирования напряжения (тока) нагрузки и сетевого тока НПЧ, построенных на основе ПРВ управления, которые обеспечивают требуемое качество регулирования и позволяют демпфировать колебания напряжения и тока входного и выходного ЬС фильтров ПЧ.

4) Результаты сопоставительного анализа энергетической эффективности НПЧ при однотактном и многотактном алгоритмах ПРВ управления.

Практическая ценностьработы:

1) Предложенный алгоритм, управления комплектами ключей АВ и АИ, обеспечивает близкие к синусоидальным формы токов на входе и выходе ДНПЧ, регулируемый сетевой коэффициент сдвига и двусторонний обмен энергии между питающей сетью и нагрузкой.

2) Математическая модель преобразователя частоты, в которой реализованы алгоритмы ПРВ управления, является удобным инструментом для исследования его характеристик функционирования, синтеза регуляторов и анализа алгоритмов управления.

3) Разработаны практические рекомендации по выбору частоты дискретизации при однотактном ПРВ алгоритме управления и частоты регулирования для много-тактного алгоритма прогнозирующего управления в зависимости от желаемого значения среднего коэффициента гармоник по составляющим сетевого тока и напряжения нагрузки.

4) Анализ ДНПЧ, как объекта управления позволил в зависимости от поставленных задач управления преобразователем частоты и параметров нагрузки, сформулировать рекомендации по выбору параметров силовой схемы.

5) Установлена возможность реализации мягкой коммутации одного из комплектов ключей в схеме ДНПЧ. В связи с этим разработана оптимальная по переключениям схема распределения образующих векторов АВ и АИ на периоде широтно-импульсной модуляции.

Реализация результатов работы:

1)На основе созданной математической модели разработана компьютерная программа, которая позволяет: - проводить исследования в статических и динамических режимах работы НПЧ при различных алгоритмах управления с возможностью изменения параметров

сетевого напряжения, входного и выходного фильтров, регуляторов и нагрузки.

- снизить затраты времени и средств за счет предварительных модельных испытаний.

- проводить проектно-исследовательские расчеты.

2) Данная программа используется в учебном процессе НГТИ в курсе "Силовая преобразовательная техника", а также внедрена в ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск) и используется в исследованиях по созданию быстродействующих приводов на базе асинхронного двигателя.

3) Результаты исследований диссертационной работы нашли практическое применение при разработке и создании перспективных систем электропривода в НИИ АЭМ (г. Томск). В рамках сотрудничества при проведении совместных научных работ был создан макетный образец ДНПЧ, мощностью 4 кВА для асинхронного электропривода, обеспечивающий синусоидальность сетевого тока, возможность рекуперации электрической энергии и регулирование коэффициента мощности. Разработан алгоритм управления и отлажена рабочая программа для микропроцессорной системы управления на базе микроконтроллера TMS320LF2407A, фирмы Texas Instruments.

Достоверность математической модели непосредственного преобразователя частоты по основным тенденциям протекающих в нем процессов, а также реализованных алгоритмов управления, подтверждена результатами экспериментальных исследований, которые с достаточной для инженерных расчетов точностью совпадают с моделированием.

Апробация. Основные материалы работы были представлены: на Межотраслевой НТК "Дни науки ОТИ МИФИ", (24-26 апреля 2002г., г. Озерск); III Межотраслевой НТК "Автоматизация и прогрессивные технологии", (11-13 ноября

2002 г., г. Новоуральск); НТК "БИКАМП'03",(23-27 июня 2003г., г. Санкт-Петербург); Международной НТК, (27-29 октября 2003г., г. Новосибирск); Отраслевой НТК "ТААЭ-2004", (12-15 мая 2004г., г. Северск); Х-й Международной конференции "European Power Electronics and Drives Association, EPE-PEMC'02", (9-11 сентября 2002г., г. Дубровник, Хорватия); Х-й Европейской конференции по силовой электронике "Power Electronics and Applications, ЕРЕ'03", (2-4 сентября

2003 г., г. Тулуза, Франция).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, из них - 5 статей, тезисы к 6-ти докладам на международных и российских научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы, включающего 118 наименований, и одного приложения. Основная часть работы изложена на 117 страницах машинописного текста. Работа содержит 47 рисунков и 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, отражены научная новизна, практическая ценность и результаты реализации, приведены научные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе рассмотрено современное состояние и перспективы развития преобразователей электрической энергии на базе трехфазно-трехфазного НПЧ, а также проанализированы основные направления исследований и различные алгоритмы управления, применяемые разработчиками силовой преобразовательной техники. На основе проведенного анализа было установлено, что одними из наиболее перспективных, являются методы прогнозирующего управления, поскольку они обладают высоким быстродействием и характеризуются простотой реализации. Сформулированы задачи исследования, направленные на улучшение электромагнитной и энергетической совместимости преобразователя с питающей сетью и нагрузкой, уменьшение массогабаритных показателей; обеспечение двухстороннего обмена энергии между питающей сетью и нагрузкой.

Во второй главе рассматриваются вопросы математического описания и управления НПЧ. На рис. 1 представлена принципиальная схема НПЧ, на основе уравнений электрического равновесия силовой части которой была построена его дискретная математическая модель. Условно-положительные направления токов соответствуют режиму передачи энергии из питающей сети в нагрузку. Между зажимами питающей сети и входами полупроводникового коммутатора (ПК), а также между выходами полупроводникового коммутатора и нагрузки включены трехфазные сетевые фильтры нижних частот. Нагрузкой преобразователя являются активно-индуктивные цепи, содержащие источники ЭДС. В диссертационной работе рассмотрен случай симметричной системы. Полупроводниковый коммутатор НПЧ может быть реализован на основе различных схем, например: матричной (рис. 2,а) или двухзвенной (рис. 2,б) и в общем случае выполняется на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью. По виду полупроводникового коммутатора НПЧ получил название матричный НПЧ (МНПЧ) или двухзвен-ный НПЧ (ДНПЧ). Как известно, несмотря на внешнее различие схем коммутаторов оба типа НПЧ обладают схожим математическим описанием. На этапе анализа МНПЧ может быть рассмотрен как двухзвенный преобразователь, состоящий из фиктивных АВ и АИ с неявным звеном постоянного тока. Такой подход с использованием коммутационной матрицы ПК позволяет проводить анализ функционирования и синтез алгоритмов управления как для МНПЧ, так и ДНПЧ с единых позиций. Наиболее полно потенциальные возможности этих схем полупроводникового коммутатора НПЧ реализуются с помощью импульсно-модуляционных алгоритмов управления. В работе избрана векторная стратегия

Рис.1. Принципиальная схема НПЧ

Матричным коммутатор

Ч Л Л

V 'V \

V V V

Активный } Автономным выпрямитель а, инвертор

гггтп"

и

а

а) матричная б) двухзвенная

Рис.2. Схемы коммутаторов НПЧ

ШИМ, базирующаяся на понятии образующих векторов, которая получила широкое распространение благодаря её наглядному представлению и простоте реализации.

Одним из ключевых вопросов анализа ДНПЧ с векторной ШИМ, является определение относительных времен проводящего состояния силовых ключей АВ (г,* Г)* г,0) и АИ (т2 г| полупроводникового коммутатора и расчет коммутационных вектор-функций АВ и АИ. Традиционная стратегия векторной ШИМ, примененная в отдельности кАВ и АИ, обеспечивает усредненные значения Ф,р(т) и Ф\(т) (т- интервал ШИМ), но не гарантирует соответствие усредненного значения дискретной коммутационной матрицы в связи с отсутствием какого либо сглаживающего фильтра в фиктивном звене постоянного тока. Поэтому стратегия векторной ШИМ должна быть дополнена согласованием коммутационных функций АВ и АИ с соблюдением следующего критерия:

}Ф:М[Ф,«]ТЛ = '/О!« А )(»Г<т )]ТЛ (1)

О 0 0

Условие (1) может быть выполнено путем согласования моментов коммутации ключей АВ и АИ. Для нахождения относительных продолжительностей реализации образующих векторов НПЧ Г|, г2, т3, т4 необходимо перемножить относительные продолжительности реализации всех возможных комбинаций ненулевых образующих векторов выпрямителя и инвертора:

Относительная длительность реализации нулевых образующих векторов

вычисляется из условия равенства единице суммы всех относительных длительностей реализации образующих векторов НПЧ.

Проведенный анализ способов коммутации комплектов ключей АВ и АИ позволяет утверждать, что на интервале достаточно выполнить коммутацию ключей только одного из комплектов. Благодаря таким схемным особенностям представляется возможным реализовать мягкую коммутацию в одном из комплектов ключей преобразователя посредством переключения силовых ключей этого комплекта во время реализации нулевого образующего вектора другого комплекта. Ключи, используемые для формирования ненулевых образующих векторов в комплекте, где осуществляется мягкая коммутация, переключают в момент достижения током (напряжением) в промежуточном звене нулевого уровня. Рассматривалось несколько вариантов распределения моментов переключения образующих векторов на периоде ВШИМ. В качестве оптимального по числу переключений и реализующего мягкую коммутацию ключей АВ, предложен следующий вариант:

*Г ®г 4>Г «Г •Г •Г < Ф,< ФГ ФГ ФГ ФГ ФГ

®2 •5 Ф? фг •5 ф? фг Ф; Ф;

ь. ъ. ъ. 'о 'о Т>. к. т< а ч Iо Ь. й.

2 г 2 4 4 2 2 2 2 4 4 2 2 2

05 I 0 5 I

В связи с периодическим изменением во времени анализируемых величин

уравнения НПЧ удобней записывать в трехмерной ортогональной системе координат, оси которой ^у^) вращаются в пространстве с произвольной скоростью.

Принимая во внимание высокую частоту коммутации ключей в режиме ВШИМ, для анализа главных тенденций переходных и установившихся режимов можно использовать непрерывную математическую модель НПЧ, которая описывается следующими уравнениями:

"1

<п_

Л

-ик1ВЬ,1

а и,

1-1, =С1-^- + ик1ВС!и1

<л,

и2 =и„ +^24 + Ч + ак2ВЬ212 12-1,=с2^Ь-+®1йвс2и11

¿1»

л» »

(2)

®к1 :

с!еК| (И

В этих уравнениях:

и = [их иу иг\\ 1 = [гх1у/2|г - векторы сетевых фазных напряжений и токов; и, =[м1х г/,ч «|2]т, I, = [',х ¡|У - векторы напряжений и токов на входе преобразователя; и, и2у ' 'г =[':х *2ч '27 Г - векторы напряжений токов на выходе преобразователя; ин = [и„х и„у «Я2]Г; 1„ = [/„х /„> <Н2]Г, Ен -4„х % ^ - векторы напряжений токов и ЭДС нагрузки; ык1, иь2 - скорости вращения входной и выходной системы координат. О, -1 О]

в=

1 о о

ООО

-матричная константа; Ф^2-непрерывная коммутационная матрица,

Ф[/,,.,/1у,/12}' - непрерывная коммутационная вектор-функция АВ, ф"7= [Лх./гу./зг]1 -непрерывная коммутационная вектор-функция АИ,

г, = <Иа§[/, /|],С, = с, с,],Я2 г2 г2], Ц = diag[/2 /2 /2|,

Сг =diag[c2 с: с,] - матрицы активных сопротивлений, индуктивностей дросселей и приведенных к схеме «звезда» емкостей конденсаторов входного и выходного фильтров; = с11а§[гя гн гк]; = сИаг[/н /„ /н] - матрицы активных сопротивлений и индуктивностей нагрузки.

Математическая модель является удобным инструментом для анализа работы НПЧ и используется для синтеза САР НПЧ.

Проведенный анализ уравнений математической модели НПЧ позволил получить аналитические выражения величин, характеризующих загрузку ключей, а также провести энергетический анализ режимов работы матричного и двухзвенно-го НПЧ.

В третьей главе, рассмотрены вопросы построения САР НПЧ с однотакт-ным алгоритмом ПРВ управления.

Основная идея ПРВ управления заключается в прогнозировании результатов управления для всех возможных значений управляющих воздействий на некотором малом временном интервале (интервале управления) и выборе значений управляющих величин, наилучшим образом удовлетворяющих поставленной задаче управления.

Стратегия ПРВ управления предполагает наличие полной математической модели объекта управления, определяющей полный вектор переменных состояния, состав и возможные значения управляющих воздействий, а также возмущений. Применительно к НПЧ, для которого задача управления заключается в поддержании близкого к синусоидальной форме сетевого тока и обеспечении заданного вектора выходного тока (напряжения), вектор заданных значений управляемых

координат выглядит следующим образом: У* =[Г |Г = {г"2а ьр /* /р]1, вектор

управляемых переменных У = [ьа /а /р]1, вектор переменных состояния

V = [/',„ /2р <„ <р и1а ¡/,р]т, вектор возмущающих воздействий

г = [м0 «р (?2а «^р]1, вектор управляющих переменных X = [/,(, /,р и2а ¡/2р]Т-

В качестве начальных условий выступает вектор переменных состояния

V0 =[)?„ и®,, г/,°р]Т и вектор возмущающих воздействий

2°=[но е2а е?р]Т в начале интервала управления.

Задание на координаты вектора токов нагрузки 12 = [*2« 'грГ формирует

внешний контур, например, регулирования скорости вращения двигателя. Для определения задающего вектора сетевых токов был реализован сле-

дующий подход. По уравнению баланса мощности, вычисляется задание на активную составляющую вектора сетевых токов:

.. (Цг+'Ч-Д:)'!; ...

,х=--, (3)

где | U | - модуль вектора сетевых напряжений; гэ п - эквивалентное сопротивление, учитывающее потери в силовой схеме НПЧ.

Задание /* формируется в соответствии с заданием на входной коэффициент мощности cos* <р:

'y='xV(<!>) (4)

В результате обратного преобразования координат вычисляется вектор заданных сетевых токов в системе координат (а,р):

. fcos(0Kl) -sin(©KlA Г.* lsin(®Ki) cos(©Kl)J Lx yj

Задача нахождения желаемого управляющего вектора X* =[и20 /¡'в ;*р]т

может быть решена на основе обратного прогноза [3,8,13].

Принимая во внимание схемотехнические особенности ДНПЧ, а именно реализацию моста АИ на транзисторах, шунтированных обратными диодами, все-

ща должно выполняться условие ил 2: 0, кроме этого необходимо обеспечить непрерывное протекание тока через мост АВ. С учетом выше перечисленных ограничений алгоритм определения приемлемых к реализации на следующем интервале управления значений вектора управляющих воздействий можно разбить на несколько этапов:

- определение трех ненулевых значений коммутационной вектор-функции

АВ

- по значению на текущем интервале управления коммутационной вектор-функции АИ Ф2 к находятся два смежных значения > Ф, , к=1 -б.

- по найденным трем ненулевым значениям коммутационной вектор -функции АВ и трем ненулевым значениям коммутационной вектор-функции АИ из множества реализуемых значений вектора управляющих

воздействий , составляется комбинация из девя-

ти ненулевых и одно нулевого значения.

Для каждого из 10 значений вектора управляющих воздействий вычисляется следующая целевая функция на основе оценки мгновенных значений управляемых величин в конце интервата управления:

^ = |к(х*—х)|2=А,г[о4 -«2ап)2-«,Рп)з]+*!|</;<. +(/;„ -/1?л)2] (6) п = 0..9,

где - диагональная матрица весовых коэффициен-

тов, определяющая удельный вес каждой из компонентов целевой функции / и согласующая их размерность.

По минимальному значению целевой функции / определяется оптимальное значение коммутационных вектор-функций АВ и АИ. В случае, когда одновременно несколько значений коммутационных вектор- функций АВ и АИ наилучшим образом удовлетворяют задаче управления, тогда выбирается такая комбинация коммутационных вектор- функций АВ и АИ, которая удовлетворяет условию минимального числа переключений ключей. Если оптимальному значению коммутационных функций АВ и АИ следует нулевое состояние, то оно реализуется каким-либо одним комплектом ключей, АВ или АИ, при этом другой комплект ключей не меняет своего состояния. После этого выбранная комбинация ключей АВ и АИ реализуется на всем следующем интервале управления. Следует отметить, что данная процедура не меняется на любом интервале управления, что унифицирует алгоритм управления.

В соответствии с математической моделью и синтезированной САР НПЧ было проведено компьютерное моделирование, а на опытном образце ДНПЧ получены экспериментальные результаты при реализации однотактного алгоритма ПРВ управления с учетом запаздывания на интервал управления.

На рис. 3 приведены результаты работы ДНПЧ при отработке ступенчатого изменения задания на модуль вектора выходного тока ДНПЧ с величины 3 до 6 А, синтезированной САР при работе на КЬ-нагрузку. Моделирование осуществлялось на пониженном сетевом напряжении В. Параметры сетевого фильт-

ра: активное сопротивление дросселя /-,=0 089 Ом; индуктивность дросселя /|=1мГн; ёмкость конденсатора (Д) с,=6.8 мкФ. Частота дискретизации 25 кГц; заданная частота напряжения на выходе »2=50 Гц. Параметры нагрузки: активное сопротивление нагрузки ги=20 Ом; индуктивность дросселя нагрузки /„= 12.5 мГн.

Рис.3. Работа ДНПЧ без выходного ЬС фильтра на КЬ-нагрузку при однотактном алгоритме ПРВ управления. а) моделирование б) эксперимент

Для реализованной системы по результатам моделирования и эксперимента были получены зависимости средних частот переключения одного ключа АВ и АИ ДНПЧ, которые использовались для сравнения КПД преобразователя при одно-тактном и многотактном алгоритме ПРВ управления.

В четвертой главе, учитывая особенности НПЧ, как объекта регулирования, был проведен синтез замкнутых структур автоматического регулирования ПЧ при использовании многотактного алгоритма ПРВ управления и системы ДНПЧ-АД, а также проведено их компьютерное моделирование и получены результаты эксперимента.

Суть проблемы управления режимами работы НПЧ заключается в решении двух концептуальных задач: реализации требуемого значения выходного напряжения (тока) и стабилизации его величины в условиях изменения противо-ЭДС и параметров нагрузки; обеспечения синусоидальности потребляемых из сети токов и поддержания единичного коэффициента сдвига, а также возможности режима рекуперации энергии.

Проведенный этап моделирования показал, что звенья НПЧ, входной и выходной ЬС - фильтр, формирующие сетевые токи и напряжения нагрузки, обладают колебательностью. Кроме того, использование традиционных методов управления не дает удовлетворительных результатов, поскольку они обладают низкой демпфирующей способностью. Поэтому для решения отмеченной задачи был применен комплексный подход, основанный на использовании принципов комбинированного управления и прогнозирующего способа регулирования.

На основании математической модели НПЧ производится синтез системы регулирования напряжения нагрузки, содержащей внутренний контур регулирова-

ния компонент вектора токов на выходе преобразователя и внешний контур регулирования напряжений нагрузки. Синтез внешнего контура осуществлялся по принципам комбинированного регулирования по отклонению и возмущению. Внутренний контур регулирования токов на выходе ПК выполнен в канонах систем прогнозирующего управления с использованием обращенной модели объекта. Использование такого регулятора тока повысило качественные показатели регулирования по сравнению с традиционными системами подчиненного управления, а также позволило демпфировать качания выходного LC фильтра. Контур регулирования сетевых токов выполнен по аналогичным принципам. Задание на активную составляющую сетевого тока определяется через среднее значение тока в фиктивном звене постоянного тока, а на реактивную составляющую - желаемым значением входного коэффициента мощности, а также исходя из условия его физической реализуемости. Особенностью разработанной системы с ПРВ управлением является использование на этапе прогноза обращенной модели объекта, а на этапе синтеза управляющих воздействий - многотактного алгоритма управления на основе регулярной векторной ШИМ.

Функциональная схема векторной САР НПЧ представлена на рис. 4. Для получения информации о состоянии объекта в системе используются два датчика сетевого тока два датчика тока нагрузки а также два

датчика фазных напряжений и напряжений нагрузки. В состав векторной САР входят преобразователь координат вектора сетевых токов (ПКТ1), вектора токов

нагрузки (ПКТ2), вектора сетевых напряжений (ПКН1), а также преобразователь координат напряжения (ПКН2), которые соответственно преобразуют координаты сетевых токов токов на-

грузки а также

напряжений сети и нагрузки из

Рис.4. Функциональная схема векторной САР НПЧ в (а р).

Блок ориентации (БО) осуществляет ориентацию вращающейся системы координат по обобщенному вектору сетевых напряжений на входе преобразователя. Регулирование компонент требуемого вектора напряжений нагрузки осуществляется во вращающейся системе координат, ориентированной по вектору задания на напряжение нагрузки, который вырабатывает внешний контур регулирования. Сигналы задания с регулятора напряжения нагрузки поступают на прогнозирующий регулятор сетевого тока (РСТ), который в соответствии с заданием на входной коэффициент мощности cos' (р формирует компоненты вектора управляющих воздействий В соответствии с требованиями, предъявляемыми к ПЧ в целом, по энергетической эффективности и гармоническому составу сетевого

тока и напряжения нагрузки, реализуется алгоритм поиска близких из области возможных значений вектора управляющих воздействий к требуемому вектору

управляющих воздействий . Далее полученный вектор управ-

ляющих воздействий с помощью векторной широтно-импульсной модуляции реализуется на следующем интервале управления.

На рис. 5 представлены результаты моделирования и эксперимента работы ДНПЧ на ЯЬ - нагрузку при отработке ступенчатого изменения задания на величину напряжения нагрузки с 125 В до 250 В, а также процесс изменения активного сопротивления нагрузки с величины '■„'=36 Ом до /¡,=10 КОм.

Рис.5. Работа ДНПЧ на КЬ - нагрузку при многотактном алгоритме ПРВ управления а) эксперимент; б) моделирование, (наброс задания) (сброс нагрузки)

Эксперимент и компьютерное моделирование проводились при следующих параметрах силовой схемы опытного образца ДНПЧ и нагрузки: активное сопротивление входного буферного реактора: /(=0.089 Ом; индуктивность входного буферного реактора: /];=1 мГн; емкость входных конденсаторов (Д): С! =4.8 мкФ; активное сопротивление выходного буферного реактора: =0.213 Ом; индуктивность выходного буферного реактора: =1.4 мГн; емкость выходных конденсаторов е2 =6.8 мкФ; активного сопротивления нагрузки: ги =36 Ом; индуктивность нагрузки: /„=10 мГн. Результаты эксперимента и моделирования работы ДНПЧ характеризуются близким совпадением по основным тенденциям процессов. Для подтверждения возможности использования многотактного алгоритма ПРВ управления преобразователем частоты в составе асинхронного электропривода (АЭП) был выполнен синтез САР АЭП в канонах подчиненного регулирования координат. На рис. 7 приведены графики изменения электромагнитного момента и угловой скорости асинхронного двигателя, а на рис. 6 представлены временные диаграммы изменения входных и выходных исследуемых величин в ДНПЧ при

его функционировании в двигательном и генераторном режимах работы асинхронного электропривода. Моделирование процессов производилось для ДНПЧ номинальной мощностью 5кВт; двигатель - 4Л10084У3 мощностью 3КВт и при моменте инерции на валу двигателя . Выбранное быстродействие характе-

ризуется величинами 7^=0.0015 с и Гв=0.003 с. Процесс начинается с пуска АД до

заданной скорости (117 рад/с) без нагрузки на вал) с предварительным намагничиванием В момент времени И производится наброс статической нагрузки =Миоч=20Нм) В момент времени 12 осуществляется реверсирование АД под

нагрузкой Задержка на отработку системой задания на момент т" составляет не более 7 мс

Рис 6 Временные диаграммы работы ДНПЧ в составе АЭП

Рис 7 Графики изменения электромагнитного момента и угловой скорости АД в различных режимах работы

В пятой главе приведены методики расчета энергетических показателей ДНПЧ и выбора входного и выходного LC фильтра Получены зависимости КПД ДНПЧ от требуемых параметров Проведено сопоставление результатов моделирования и макетных испытаний ДНПЧ по основным показателям Проведен анализ эффективности предложенных алгоритмов управления

Разработанная компьютерная модель, позволяет исследовать работу НПЧ в установившихся и переходных режимах, анализировать динамические и статические потери в силовых ключах двухзвенного и матричного ПК при различных алгоритмах управления, а также учитывает электрические и магнитные потери в сетевом и выходном LC фильтрах Основой определения энергетических показателей послужил интегральный метод, который является наиболее простым и обеспечивающим приемлемую точность На рис 8 представлено семейство характеристик г)(/>„) при /шим - const, которое позволяет существенно облегчить выбор частоты ШИМ по значению желаемого коэффициента полезного действия Кривая 1 построена при /Ш1|ч=1 КГц, 2 - при /ши%1 =2,5 КГц, 3 - при /шяч, =5 КГц, 4 - при /шим =7,5 КГц, Для подтверждения совпадения результатов моделирования и эксперимента на макетном образце была снята характеристика при постоянном сопротивлении нагрузки (рис 9 кривая 1) Соответствующая ей характеристика,

полученная по результатам моделирования, представлена на том же рис. 9 (кривая 2). Расхождение характеристик при КПД, большем 35%, не превышает 2%, что свидетельствует о хорошей адекватности.

Рис.8. Семейство характеристик Рис.9. К оценке соответствия КПД по

ПрИ /иш« = const рез-там моделирования и эксперимента

Оценка эффективности разработанных САР, построенных на основе одно-тактного и многотактного алгоритма ПРВ управления, производилось с помощью обобщающего критерия оценки гармонического состава в качестве которого выступает средний коэффициент гармоник по составляющим потребляемого из сети тока и напряжения нагрузки преобразователя. Коэффициент гармоник сетевого напряжения при моделировании составлял ¿г(1_г)=3%. На рис. 10,а представлены зависимости КПД ДНПЧ от обобщающего критерия гармонического состава КТ (кривые 1 - для САР с многотактным алгоритмом управления; 2 - для САР с одно-тактным алгоритмом управления) в установившемся режиме работы.

Рис.10. К оценке эффективности разработанных САР ДНПЧ

В связи с повышенным содержанием высших гармоник в кривой сетевого напряжения важное значение приобретает способность систем автоматического регулирования к демпфированию качаний входного и выходного фильтров ПЧ. На рис. 10,б приведены характеристики обобщающего критерия гармонического состава от коэффициента гармоник сетевого напряжения при разных значениях частоты ШИМ для многотактного алгоритма управления.

Кривые 2,4,6,8 соответствуют многотактному алгоритму управления при частотах ШИМ: 2.5, 3.5, 5, 7.5 кГц соответственно, а кривые 1,3,5,7 - однотактно-му алгоритму управления с эквивалентными частотами переключения силовых ключей. Варьирование коэффициента гармоник сетевого напряжения осуществлялось при постоянстве соотношения амплитуд 5,7,11 гармоник.

Полученные результаты моделирования позволяют утверждать о том, что применительно к НПЧ, система регулирования с многотактным алгоритмом ПРВ

управления обладает более высокой энергетической эффективностью и её целесообразней применять в диапазоне изменения коэффициента гармоник сетевого напряжения [0...4-5-5] %, во всех остальных случаях целесообразней применять од-нотактный алгоритм ПРВ управления.

Основныерезультаты диссертационнойработы

1) Применение разработанного алгоритма коммутации силовых ключей ДНПЧ, выполненного из двух комплектов ключей по традиционным мостовым схемам на полностью управляемых ключах, обеспечивает синусоидальность по средним значениям входного и выходного тока преобразователя, регулирование сетевого коэффициента мощности, возможность рекуперации электрической энергии в питающую сеть, а также создает условия для реализации бестоковой коммутации в одном из комплектов ключей полупроводникового коммутатора ДНПЧ.

2) Проведенный анализ математического описания НПЧ с использованием преобразования уравнений во вращающуюся систему координат, позволил реализовать синтез двух систем автоматического регулирования на основе однотактно-го и многотактного алгоритма ПРВ управления, которые удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к ПЧ.

3) Сравнение синтезированных систем автоматического регулирования с позиции энергетической эффективности показало, что САР на основе многотактного алгоритма ПРВ управления при той же энергетической эффективности обеспечивает лучшую электромагнитную совместимость преобразователя с питающей сетью и обеспечивает более низкий коэффициент гармоник напряжения нагрузки, чем САР, построенная на основе однотактного алгоритма ПРВ управления, при коэффициенте гармоник сетевого напряжения менее 4.8%.

4) САР на базе НПЧ с разработанными алгоритмами ПРВ управления обеспечивает работу асинхронного двигателя в двигательном и генераторном режимах работы, а также электромагнитную совместимость с питающей сетью за счет поддержания практически синусоидального сетевого тока.

5) Разработан программный комплекс для моделирования работы ДНПЧ и МНПЧ, позволяющий проводить исследования данных ПЧ на RLE нагрузку, двигатели переменного тока в различных режимах их работы.

6) На основе проведенных теоретических исследований создан опытный образец ДНПЧ мощностью 4 кВА с микропроцессорной системой управления на базе микроконтроллера с DSP - ядром. Проведенные на опытном образце исследования показали хорошее совпадение экспериментальных данных с результатами компьютерного моделирования, что подтверждает достоверность используемой математической модели ПЧ и обоснованность принятых допущений.

7) Проведенное сравнение силовых схем полупроводникового коммутатора НПЧ показало преимущества матричной схемы с точки зрения энергетики, но двух-звенная схема предпочтительней в плане решения вопросов коммутации ключей.

Публикации по теме диссертации.

1. Ефимов А.А., Шрейнер Р.Т., Зиновьев Г.С., Калыгин А.И., Корюков К.Н., Му-хаматшин ИА Управление энергосберегающими электроприводами с активными преобразователями // Электромеханические преобразователи энергии:

Материалы Международной науч.-техн. Конф., 6-7 сентября 2001 г. Томск: ТПУ, 2001.-С.68-69.

2. Ефимов А.А., Шрейнер Р.Т., Корюков К.Н. Прогнозирующее релейно-векторное управление непосредственными преобразователями частоты. // Научная сессия МИФИ 2002. Сборник научных трудов. Том 1. М.: МИФИ, 2002. -С.62-63.

3. Корюков К.Н. Схема мягкой коммутации для преобразователей с ШИМ // Тезисы Межотраслевой научно-технической конференции "Дни науки ОТИ МИФИ". Под общей ред. проректора ОТИ МИФИ В.П.Медведева. Озерск Челябинской области. Изд. ООО "Форт Диалог - Исеть", 2002.- С.265-266.

4. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Корюков К.Н. Многотактный алгоритм прогнозирующего релейно-векторного управления непосредственным преобразователем частоты // Научная сессия МИФИ-2005. Сборник научных трудов. В 15 томах. Т.1. Автоматика. Микроэлектроника. Электроника. Электронные измерительные системы. Компьютерные медицинские системы. М.:МИФИ, 2005. -С. 63-64.

5. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Зиновьев Г.С., Корюков К.Н., Мухаматшин И.А., Калыгин А.И. Однотактные алгоритмы прогнозирующего релейно-векторного управления для систем электропривода // Электротехника, электромеханика и электротехнологии - Материалы научно-технической конференции с международным участием / Под ред. В.А.Тюкова. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. -С. 104-110.

6. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Зиновьев Г.С., Корюков К.Н., Мухаматшин И.А., Калыгин А.И. Прогнозирующее релейно-векторное управление активными преобразователями частоты // Техшчна електродинамта. Науково-прикладний журнал. Тематичний випуск. Силова електрошка та енергоефективность. Части-на 3,2004. - С.33-38.

7. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Калыгин А.И., Корюков К.Н., Мухаматшин И.А. Двухзвенный непосредственный преобразователь частоты // АПТ-2002 НГТИ 10-13 ноября 2002. -С.284-289.

8. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А. Калыгин А.И. Корюков К.Н., Мухаматшин И.А. Концепция построения двухзвенных непосредственных преобразователей частоты для электроприводов переменного тока // Электротехника №12. 2002. -С.30-39.

9. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Корюков К.Н. // Прогнозирующее релейно-векторное управление активным непосредственным преобразователем частоты. // АПТ-2002 НГТИ 10-13 ноября 2002.- С. 194 - 198.

10. Shreiner R.T., Efimov A.A., Kalygin A.I., Korukov K.N., Mukhamatshin I.A. The Conception ofthe Two-Section Direct Frequency Converter (Концепция построения двухзвенных непосредственных преобразователей частоты) // 10th International POWER ELECTRONICS and MOTION CONTROL Conference. EPE-PEMC 2002 Cavtat & Dubrovnik. 9-11 September 2002, Cavtat & Dubrovnik, CROATIA. (CD-ROM).

11. Shreiner R.T., Efimov A.A., Zinovyev G.S., Korukov K.N., Mukhamatshin LA., Kalygin A.I. Predictive relay space vector control of ac electric drives (Прогнозирующее релейно-векторное управление электроприводами переменного тока) // 10th European Conference on Power Electronics and Applications. EPE-2003 Toulouse 2-4 September 2003, Toulouse, France. (CD-ROM).

Подписано в печать 18.03.2005 г. Формат 60x84/20. Бумага офсетная.

_Усл. печ. л 1.16. Уч.-изд. Л 1. 58. Тираж 100 экз. Заказ № 21._

Отпечатано на ризографе НГТИ Лицензия РФ Плр № 00751 от 18.01.2000г. 624130, г.Новоуральск, ул. Ленина, д. 85

Of 09 - Of s*

J -,

22 MAP 2005 ( /||/Д380

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ

1.1. Основные этапы развития и опыт использования НПЧ

1.2. Анализ методов и алгоритмов управления НПЧ

1.3. Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СХЕМ МАТРИЧНОГО И ДВУЗВЕННОГО НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

2.1. Дискретная математическая модель ДНПЧ

2.2. Непрерывная математическая модель ДНПЧ

2.3. Согласование моментов коммутации ключей АВ и АИ двухзвенного непосредственного преобразователя частоты

2.4. Способы распределения образующих векторов АВ и АИ на периоде ШИМ

2.5. Анализ переменных состояния в статическом режиме работы НПЧ

2.6. Выводы по главе

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НПЧ НА ОСНОВЕ ОДНОТАКТНОГО АЛГОРИТМА ПРОГНОЗИРУЮЩЕГО РЕЛЕЙНО-ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ

3.1. Принцип построения системы автоматического регулирования НПЧ на основе однотактного алгоритма прогнозирующего релейно-векторного управления

3.2. Реализация векторной САР НПЧ на основе однотактного алгоритма ПРВ управления

3.3 Результаты компьютерного моделирования и экспериментальные исследования основных режимов работы ДНПЧ при однотактном алгоритме ПРВ управления

3.4 Выводы по главе

ГЛАВА 4. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НПЧ НА ОСНОВЕ МНОГОТАКТНОГО АЛГОРИТМА ПРОГНОЗИРУЮЩЕГО РЕЛЕЙНО-ВЕКТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ

4.1. Синтез системы автоматического управления НПЧ

4.2. Моделирование и экспериментальные исследования режимов работы ДНПЧ на RLE нагрузку

4.3. Принцип построения системы автоматического регулирования асинхронного электропривода на базе НПЧ ц 4.4. Результаты моделирования САР асинхронного электропривода

4.5. Выводы по главе

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДНПЧ

5.1 Основные энергетические показатели активных преобразователей

5.2 Методика расчета потерь и энергетических коэффициентов ДНПЧ

5.3 Результаты расчета энергетических показателей ДНПЧ

5.4 Методика выбора параметров входного и выходного RLC фильтра НПЧ

5.5 Влияния алгоритмов управления на энергетические показатели ДНПЧ

В настоящее время все большую остроту принимает проблема энергосбережения, обусловленная не только ростом потребления электроэнергии в промышленности, но и ограниченностью запасов природных ископаемых. Одним из направлений решения указанной выше проблемы в областях силовой преобразовательной техники является использование перспективных схем преобразователей частоты (ПЧ) и применение эффективных алгоритмов для их управления.

Одной из широких областей применения силовой преобразовательной техники является электропривод переменного тока, где в большинстве случаев используются двухзвенные полупроводниковые преобразователи частоты, выполненные по схемам: неуправляемый выпрямитель - автономный инвертор напряжения, управляемый выпрямитель - автономный инвертор тока. Преобразователи такого типа являются нелинейными приемниками электрической энергии, потребляющими в большинстве случаев значительную реактивную мощность, что существенно снижает их энергетическую эффективность. Кроме этого они вносят значительные искажения в питающую сеть вследствие низкого качества потребления входного тока. В связи с этим требования к влиянию различных потребителей на питающую сеть постоянно ужесточаются, что исключает использование простых схем выпрямителей на входе преобразователей частоты. Эти обстоятельства стимулируют к использованию в составе преобразователя частоты входных квазирезонансных фильтров и фазокомпенсирующих устройств, которые частично решают выше отмеченные проблемы, но при этом увеличивают стоимость и массогабаритные показатели. Поэтому при разработке энергосберегающего электропривода переменного тока следует особо обратить внимание на вопросы согласования преобразователя частоты с питающей сетью.

Помимо требований качества потребляемой электроэнергии преобразователи частоты должны обеспечивать возможность рекуперации энергии в питающую сеть. В тиристорных преобразователях частоты эта задача решается включением в состав преобразователя дополнительного вентильного комплекта, работающего в режиме зависимого инвертора. Для маломощных ПЧ используется транзистор с рекуперативным резистором в звене постоянного тока. Однако такие подходы не решают отмеченных выше проблем потребления реактивной мощности и вносимых в сеть искажений.

В настоящее время одним из перспективных направлений уменьшения потребления реактивной мощности из питающей сети при одновременной возможности двухстороннего обмена энергией и снижения уровней высших гармоник в кривой сетевого тока является применение схем активных ПЧ, использующих в силовой схеме полностью управляемые силовые ключи, управление которыми осуществляется релейными или импульсно-модуляционными методами. В этом случае такие преобразователи частоты, выполненные на современной элементной базе устройств силовой электроники: IGBT, IGCT, MOSFET, МСТ, GTO, обладают широкими возможностями экономичного преобразования параметров электрической энергии при соответствующем построении их силовых схем и реализации прогрессивных алгоритмов управления. С точки зрения схемотехнических решений активные преобразователи можно разделить на две группы. Первая - это двухзвенные преобразователи частоты (ДПЧ), состоящие из двух автономных инверторов напряжения (АИН) или двух автономных инверторов тока (АИТ) один из которых работает в режиме выпрямления. В промежуточном звене постоянного тока устанавливается сглаживающая ёмкость для АИН или реактор для АИТ. Наличие громоздкого фильтра в промежуточном звене является одним из наиболее существенных недостатков схем ДПЧ. Однако сегодня наибольший интерес вызывает вторая группа преобразователей - непосредственные преобразователи частоты (НПЧ), в структуре которых отсутствует промежуточный фильтр. Как следствие, НПЧ обладает лучшими массогабаритными и динамическими показателями по сравнению с активными двухзвенными ПЧ и также как и они, представляет собой многомерный, многосвязный объект, который требует использования современных методов управления.

Поэтому поиск и реализация перспективных способов управления ПЧ, позволяющих помимо задач регулирования обеспечить электромагнитную совместимость и улучшить энергетическую эффективность НПЧ, является актуальной задачей, что подтверждается большим числом публикаций в отечественной и зарубежной литературе, посвященных этой проблематике.

Поэтому ЦЕЛЬ данной диссертационной работы состоит в повышении электромагнитной совместимости и энергетической эффективности НПЧ с помощью современных алгоритмов управления, обеспечивающих это улучшение.

Для достижения поставленной цели была проведена работа по следующим основным направлениям:

1. Обзор современных алгоритмов и методов управления ПЧ;

2. Выбор математического описания НПЧ, как объекта дискретных и непрерывных систем управления, и синтез на его основе алгоритмов управления силовыми ключами преобразователя;

3. Разработка цифровой математической модели, позволяющей исследовать работу непосредственного преобразователя частоты при изменении параметров силовой схемы и нагрузки в режимах потребления и рекуперации;

4. Разработка систем автоматического регулирования (САР) НПЧ, реализующих прогнозирующие алгоритмы управления;

5. Исследование эффективности полученных САР НПЧ;

6. Проведение экспериментальных исследований макетных и опытных образцов НПЧ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Основным методом исследования, примененным в данной работе, является метод математического моделирования. Математический аппарат, используемый для моделирования работы преобразователя, базируется на теории нелинейных и дискретных систем управления, матричной алгебре и численных методах вычисления. Моделирование работы НПЧ базировалось на векторном подходе с преобразованием анализируемых величин во вращающуюся систему координат. Синтез регуляторов проводился с использованием методов теории автоматического управления и непрерывной аппроксимации дискретных коммутационных вектор-функций НПЧ. Разработка программного комплекса моделирования проводилась с помощью объектно-ориентированного программирования.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА представляемой диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработан алгоритм управления комплектами силовых ключей двухзвенного непосредственного преобразователя частоты (ДНПЧ), использующий векторную широтно-импульсную модуляцию (ВШИМ) в соответствии с которым предложена оптимальная по переключениям последовательность распределения образующих векторов активного выпрямителя (АВ) и автономного инвертора (АИ) на периоде ВШИМ.

2. Синтезированы структуры и алгоритмы САР НПЧ на основе однотактного и многотактного алгоритмов прогнозирующего релейно-векторного управления.

3. Установлено, что синтезированная САР напряжения нагрузки и сетевого тока НПЧ, использующая многотактный алгоритм прогнозирующего релейно-векторного (ПРВ) управления, обладает лучшими энергетическими показателями по сравнению с САР, реализованной на основе однотактного алгоритма ПРВ управления в диапазоне изменения коэффициента гармоник сетевого напряжения [0. 4 -г 5 ] %.

4. В результате математического и физического моделирования установлены зависимости средних частот переключения комплектов силовых ключей ДНПЧ от частоты дискретизации при однотактном алгоритме ПРВ управления и частоты ШИМ при многотактном алгоритме ПРВ управления, а проведенная оценка эффективности управления по гармоническому составу сетевых токов и выходных напряжений позволяет произвести рациональный выбор этих частот.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы:

1. Предложенный алгоритм, управления комплектами ключей АВ и АИ, обеспечивает близкие к синусоидальным формы токов на входе и выходе ДНПЧ, регулируемый сетевой коэффициент сдвига и двусторонний обмен энергии между питающей сетью и нагрузкой.

2. Математическая модель преобразователя частоты, в которой реализованы алгоритмы ПРВ управления, является удобным инструментом для исследования его характеристик функционирования, синтеза регуляторов и анализа алгоритмов управления.

3. Разработаны практические рекомендации по выбору частоты дискретизации при однотактном алгоритме ПРВ управления и частоты управления для многотактного алгоритма прогнозирующего управления в зависимости от желаемого значения среднего коэффициента гармоник по составляющим сетевого тока и напряжения нагрузки.

4. Анализ переменных состояния ДНПЧ позволил в зависимости от поставленных задач управления преобразователем частоты и параметров нагрузки, сформулировать рекомендации по выбору параметров силовой схемы и ключей полупроводникового коммутатора ДНПЧ.

5. Установлена возможность реализации мягкой коммутации одного из комплектов ключей в схеме ДНПЧ. В связи с этим разработана оптимальная по переключениям схема распределения образующих векторов АВ и АИ на периоде широтно-импульсной модуляции.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ результатов работы:

1. На основе созданной математической модели разработана компьютерная программа, которая позволяет: проводить исследования в статических и динамических режимах работы НПЧ при различных алгоритмах управления с возможностью изменения параметров сетевого напряжения, входного и выходного фильтров, регуляторов и нагрузки. снизить затраты времени и средств за счет предварительных модельных испытаний. проводить проектно-исследовательские расчеты.

2. Данная программа используется в учебном процессе НГТИ в курсе "Силовая преобразовательная техника", а также внедрена в ЗАО "ЭРАСИБ" (г. Новосибирск) и используется в исследованиях по созданию быстродействующих приводов на базе асинхронного двигателя.

3. Результаты исследований диссертационной работы нашли практическое применение при разработке и создании перспективных систем электропривода в НИИ АЭМ (г. Томск). В рамках сотрудничества при проведении совместных научных работ был создан макетный образец ДНПЧ, мощностью 4 кВА для асинхронного электропривода, обеспечивающий синусоидальность сетевого тока, возможность рекуперации электрической энергии в питающую сеть и регулирование коэффициента мощности. Разработан алгоритм управления и отлажена рабочая программа для микропроцессорной системы управления на базе микроконтроллера TMS320LF2407A, фирмы Texas Instruments.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ следующие положения:

1. Предложенный алгоритм управления комплектами силовых ключей ДНПЧ, позволяющий обеспечить практически синусоидальную форму входного и выходного тока преобразователя, а также реализующий мягкую коммутацию в одном из комплектов ключей.

2. Комплекс математических моделей и результаты исследования ДНПЧ, как объекта управления.

3. Структуры и алгоритмы функционирования систем автоматического регулирования напряжения (тока) нагрузки и сетевого тока НПЧ, построенных на основе ПРВ управления, которые обеспечивают требуемое качество регулирования и позволяют демпфировать колебания напряжения и тока входного и выходного LC фильтров ПЧ.

4. Результаты сопоставительного анализа энергетической эффективности ПЧ при однотактном и многотактном алгоритмах ПРВ управления. К V '

Основные результаты диссертации опубликованы в трудах всероссийских и международных конференций и научных журналах. Получено положительное решение по заявке № 20002118482/(019392), Россия МПК 7Н02М 5/27 о выдаче патента РФ на изобретение: «Устройство и способ управления обратимым преобразователем энергии переменного тока в энергию переменного тока»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований успешно решена актуальная задача повышения электромагнитной совместимости и энергетической эффективности НПЧ за счет рационального выбора его силовой схемы и разработки прогнозирующих алгоритмов и систем управления. К основным результатам работы можно отнести следующее:

1. Применение разработанного алгоритма коммутации силовых ключей ДНПЧ, выполненного из двух комплектов ключей по традиционным мостовым схемам на полностью управляемых ключах, обеспечивает синусоидальность кривых входного и выходного токов преобразователя по средним значениям, регулирование сетевого коэффициента мощности, возможность рекуперации электрической энергии в питающую сеть, а также создает условия для реализации бестоковой коммутации в одном из комплектов ключей полупроводникового коммутатора ДНПЧ.

2. Проведенный анализ математического описания НПЧ с использованием преобразования уравнений во вращающуюся систему координат, позволил осуществить синтез двух систем автоматического регулирования на основе однотактного и многотактного алгоритма ПРВ управления, которые удовлетворяют современным требованиям, предъявляемым к ПЧ.

3. Сравнение синтезированных систем автоматического регулирования с позиции энергетической эффективности показало, что САР на основе многотактного алгоритма ПРВ управления при той же энергетической эффективности обеспечивает лучшую электромагнитную совместимость преобразователя с питающей сетью и обеспечивает более низкий коэффициент гармоник напряжения нагрузки, чем САР, построенная на основе однотактного алгоритма ПРВ управления, при коэффициенте гармоник сетевого напряжения менее 4.8%.

4. САР на базе НПЧ с разработанными алгоритмами ПРВ управления обеспечивает работу асинхронного двигателя в двигательном и генераторном режимах работы, а также электромагнитную совместимость с питающей сетью за счет поддержания практически синусоидального сетевого тока.

5. Разработан программный комплекс для моделирования работы ДНПЧ и МНПЧ, позволяющий проводить исследования данных ПЧ на RLE нагрузку, двигатели переменного тока в различных режимах их работы.

6. На основе проведенных теоретических исследований создан опытный образец ДНПЧ мощностью 4 кВА с микропроцессорной системой управления на базе микроконтроллера с DSP - ядром. Проведенные на опытном образце исследования показали хорошее совпадение экспериментальных данных с результатами компьютерного моделирования, что подтверждает достоверность используемой математической модели ПЧ и обоснованность принятых допущений.

7. Проведенное сравнение силовых схем полупроводникового коммутатора НПЧ показало преимущества матричной схемы с точки зрения энергетики, но двухзвенная схема предпочтительней в плане решения вопросов коммутации ключей.

1. Асаи К., Ватада Д., Иван С. Прикладные нечеткие системы - М.: Мир, 1993.

2. Афанасьев И. Новые микроконтроллеры Microchip для управления электродвигателями // CHIP NEWS 2003.- №7. - С. 54-55.

3. Беллман Р. Динамическое программирование: Пер. с англ. М.: Изд-во Иностр. лит., 1960.401 с.

4. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования .Москва : Наука, 1972. 768 с.

5. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая Школа, 1973. -752 с.

6. Быков Ю.М. Непосредственные преобразователи частоты с автономным источником энергии-М.: Энергия, 1977 144 с.

7. Горский А.Н., Русин Ю.С., Иванов Н.Р., Сергеева Л.А. Расчет электромагнитных элементов и источников вторичного электропитания. М.: Радио и связь, 1988. -176 с.

8. Джуджи Л., Пели Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты.-М.: Энергоиздат, 1983.-400 с.

9. Ефимов А.А. Шрейнер Р.Т. Активные преобразователи в регулируемых приводах переменного тока. Новоуральск. Изд-во НГТИ, 2001.-250 с.

10. Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью-М.: Энергия, 1977.- 280 с.

11. Завалишин Д.А. Ионный преобразователь частоты для регулирования скорости асинхронных двигателей. // Электричество.-1939.-№ 4 С. 28-33.

12. Завалишин Д.А., Эттингер E.JI. Перспектива развития ионного электропривода большой мощности // Вестник электропромышленности.-1962.-№ 10.-С. 1-10.

13. Загорский В.Т., Малахов А.П., Козляев Ю.Д. Регулирование частоты и напряжения непосредственного тиристорного преобразователя с принудительной коммутацией / Устройства преобраз. техники 1969.-№ 1. С. 151-159.

14. Загорский В.Т. Технико-экономические показатели непосредственных тиристорных преобразователей с принудительной коммутацией // Электричество-1969.-№ 1.-С. 35-41.

15. Зиновьев Гр. С. Асинхронный электропривод с двухзвенным преобразователем частоты на базе активного выпрямителя и автономного инвертора напряжения: канд. дис., Новоуральск, 2000. 187с.

16. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. Часть 1.- 199 с.

17. Зиновьев Г.С., Попов В.И. Инвертор напряжения с непосредственным питанием от трехфазной сети // Преобразовательная техника— Новосибирск, 1968.-Кн. 2.-С. 208-223.

18. Зиновьев Г.С., Уланов Е.И. Расчет токов асинхронного двигателя при питании его от автономного инвертора напряжения с ШИР // Преобразовательная техника: Межвуз. зб. науч. тр.- Новосибирск, 1978.- С. 90-96.

19. Зиновьев Г.С. Основные соотношения для преобразователей частоты с непосредственной связью. // Изв. СО АН СССР. 1966.- № 6, вып.2 - С.69-83.

20. Казаченко В.Ф. Основные тенденции развития встроенных систем управления электродвигателями и требования к микроконтроллерам // CHIP NEWS 1999.- № l.-C. 2-9.

21. Козаченко В., Грибачев С. Перспективы применения специализированных сигнальных микроконтроллеров F28x фирмы Texas Instruments в системах управления реального времени. // CHIP NEWS 2002.- №10. - С. 5-16.

22. Карташев Р.П. и др. Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией / Кулиш А.К., Чехет Э.М.- Киев : Техшка, 1979 152 с.

23. Крогерис А. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии Рига: Зинатне, 1969. -526 с.

24. Луговой А.В. К теории энергосбережения средствами промышленного электропривода // Электротехника.- 1999 № 5. -С. 62-67.

25. Маевский О.А. Энергетические показатели вентильных преобразователей.- М.: Энергия, 1978.-320 с.

26. Милях А.Н., Карташов Р.П. Непосредственное преобразование частоты и напряжения при многофазной широтно импульсной модуляции // Пробл. техн. электродинамики.- 1969- Вып. 9.-С. 5-8.

27. Милях А.Н., Карташов Р.П. О возможности реализации преобразователей частоты // Электромагнитные процессы в преобразовательных устройствах.- Киев, 1967.- С. 11-17.

28. Мухаматшин И.А., Корюков К.Н. Методика расчета КПД полупроводниковых преобразователей частоты // 5-я московская международная телекоммуникационная конференция студентов и молодых ученых "Молодежь и наука" 2001.

29. Мыцык Г.С., Еременко В.Г. Гармонический анализ полностью управляемых преобразователей частоты без звена постоянного тока // Докл. науч.-техн. конф. по итогам н.-и. работ за 1968-1969 г.- М., 1969.-С. 27-33.

30. Мыцик Г.С. Расчет параметров входного и выходного токов полностью управляемых непосредственных преобразователей с циклическим алгоритмом управления // Электричество.- 1977.-№ 11- С.62-67.

31. Нос О.В. Оптимизация статических и динамических режимов работы асинхронного электропривода // Новосибирск, НГТУ.- 2003.- С. 86-92.

32. Панкратов В.В., Зима Е.А. Алгоритмы энергооптимального управления асинхронного электропривода // Новосибирск, НГТУ 2003- С. 61-65.

33. Поляков В.Н. К развитию вопроса оптимизации установившихся режимов асинхронных электроприводов с частотным управлением // Научные идеи В.А. Шубенко на рубеже веков. МНТК 16-18 декабря 1999. Екатеринбург: УГТУ- С. 9598.

34. Поляков В.Н., Таран А.А., Шрейнер Р.Т. Алгоритм численного решения задачи экстремального управления асинхронным электроприводом при ограничениях по току и напряжению // Электротехника-2001.-№ 11, С. 45-48.

35. Поляков В.Н., Таран А.А., Шрейнер Р.Т. Экстремальное управление асинхронным электроприводом при ограничении тока и напряжения // Новосибирск, НГТУ-2003.-С. 56-61.

36. Потапчук В. А. Тенденции развития силовых биполярных транзисторов // Электричество 1984.- № 3 - С. 11-14.

37. Рутманис J1.A. и др. Способы управления преобразователями частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией / Рутманис Л.А., Дрейманис Я.П., Аржаник О.И.- Рига: Зинатне, 1976.- 159 с.

38. Соболев В.Н. Чехет Э.М. Анализ электромагнитных процессов в системе, непосредственный преобразователь частоты асинхронный двигатель.- Киев, 1985 - 52с. (Препринт АН УССР. Ин-т электродинамики: 409).

39. Темирев А., Козаченко В., Обухов Н. Контроллеры МК11.3 для высокопроизводительных систем прямого цифрового управления двигателями // CHIP NEWS.- 2002 №4. - С. 24-32.

40. Фираго Б.И., Готовский Б.С. Тиристорные циклоконвертеры- Минск: Наука и техника, 1973. 272 с.

41. Фокин В.А. Тиристорный преобразователь частоты с непосредственной связью // Устройства преобраз. техники.-1969.-№ 2.-С. 118-127.

42. Чехет Э.М. Векторный анализ квазиустановившихся процессов в системе векторный преобразователь частоты с однократной модуляцией источник конечной мощности // Техн. электродинамика .- 1984.-№ 6. С. 39-44.

43. Чехет Э.М. и др. Непосредственные преобразователи частоты для электропривода / Мордач В.П., Соболев В.Н.-Киев: Наук, думка, 1988.-224 с.

44. Шаругин И., Мокрецов М., Ванюлин В., Бердашкевич П. Семейство 16-разрядных микроконтроллеров Motorola 68НС12. Архитектура, основные характеристики, средства программирования отладки // CHIP NEWS.- 2001.- №1. С. 4-12.

45. Шрейнер Р.Т. Асинхронные электроприводы с полупроводниковыми преобразователями частоты (математическое моделирование, оптимизация режимов, структуры систем управления): докт. дис., Москва, 1990. 547с.

46. Шрейнер Р. Т., Дмитриенко Ю.А. Оптимальное частотное управление асинхронными электроприводами.— Кишинев: Штиинца, 1982. 224с.

47. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А. Активные преобразователи в электроприводе переменного тока // Труды II межвузовской отраслевой научно-технической конференции «Автоматизация и прогрессивные технологии», 27 сент.-1окт. АПТ-99- С.195-196.

48. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А. Активный фильтр напряжения как новый элемент энергосберегающих систем электропривода//Электричество.-2000.-№3.

49. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Калыгин А.И. Вопросы моделирования и синтеза САР активных преобразователей тока // Тезисы Межотраслевой научно-практической конференции «Снежинск и наука», 29 мая-02 июня, 2000г., Снежинск. с.491-492.

50. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Калыгин А.И., Корюков К.Н., Мухаматшин И.А. Двухзвенный непосредственный преобразователь частоты // АПТ-2002, НГТИ, 1013 ноября 2002 г.- С. 284-289.

51. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Калыгин А.И., Корюков К.Н., Мухаматшин И.А. Концепция построения двухзвенных непосредственных преобразователей частоты для электроприводов переменного тока // Электротехника-2002- С. 30-39.

52. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Калыгин А.И. Математическое описание и алгоритмы ШИМ активного преобразователя тока // Материалы международной электронной научной конференции «Перспективные технологии автоматизации-99». Вологда.

53. Шрейнер Р.Т., Ефимов А.А., Корюков К.Н. Прогнозирующее релейно-векторное управление активным непосредственным преобразователем частоты. // АПТ-2002 НГТИ 10-13 ноября 2002.- С. 194 198.

54. Шрейнер Р. Т. Задачи экстремального частотного управления асинхронными электроприводами // Асинхронный тиристорный электропривод. Свердловск: изд. УПИ, 1971.-С. 92-96.

55. Шрейнер Р.Т., Калыгин А.И., Корюков К.Н. Разработка активного выпрямителя напряжения с векторной системой управления // БИКАМП 2003. Труды конференции: Санкт-Петербург.- С.234 - 240.

56. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург. УРО РАН, 2000. 654 с.

57. Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов: Екатеринбург.- 1997.- 279 с.

58. Шрейнер Р.Т., Поляков В.Н., Гильдебранд А.Д. Управление асинхронным частотным электроприводом при ограничениях // Асинхронный тиристорный электропривод. Свердловск: изд. УПИ, 1971. С. 101-104.

59. Шрейнер Р.Т., Поляков В.Н. К расчету оптимального по минимуму потерь закона частотного управления асинхронным электродвигателем // Асинхронный тиристорный электропривод. Свердловск: УПИ.- 1971. С. 96-98.

60. Шубейко В.А., Шрейнер Р.Т., Мищенко В.А. Оптимизация частотно управляемого асинхронного электропривода по минимуму тока // Электричество, 1970.- № 9 С. 23-26.

61. Alesina A., Venturini М. Analysis and Design of Optimum -Amplitude Nine switch Direct AC/AC Converters // IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 4, № 1.-1989.-P.101-112.

62. Alesina A., Venturini M. Intrinsic amplitude limits and optimum design of 9- switches direct PWM AC-AC converters // PESC Conf.-1988.-P. 1284-1291.

63. Alesina A., Venturini M. Solid-state Power conversion: A Fourier Analysis Approach to Generalized Transformer Synthesis // IEEE Conf- cas-28, № 4,1981.-P. 319-330.

64. Barlik R., Hartman M., Iwaszkiewich J. Current control of the AC-DC-AC with help of a floating point DSP // 9-th EPE-PEMC Conf.-2000.-P. 3.59-3.64.

65. Bowler P. Power transistors in variable speed drives // Electronic and Power- 1978.-24, № 10.-P.730-736.

66. Casadei D., Rossi C., Serra G., Tani A., A Predictive Voltage-Vector Selection Algorithm in Direct Torque Control of Induction Motor Drives // 10-th EPE-PEMC Conf.-2002.-AN 63.

67. Casadei D., Matteini M., Calvini M. Matrix converter commutation strategy using both output current and input voltage sign measurement // 12-th EPE-2003; Toulouse.- P. 3.82-3.89.

68. Chang J., Braun D. High frequency AC-AC converter using 3-in-l IBPMs and adaptive commutation // Proceedings of IEEE/PESC 99.-vol. 1.- P. 351-357.

69. Chehet E.M. Sobolev V.N. Pulse-width modulation in direct frequency converters // 5-th Power Electron. Conf.-l985.-11 l.-P. 211-220.

70. Chekhet E., Sobolev V., Shapoval I. The steady analisis of the doubly-fed induction motor(DFIM) with matrix converter // 9-th EPE-PEMC Conf.-2000.-P. 5.6-5.11.

71. Chlebis P. New concept of vector-modulated quasi-resonant DC link invertor // 9-th EPE-PEMC Conf.-2000.-P. 2.61-2.64.

72. Clarke D., Mohtadi C., Tuffs P. Generalized Predictive Control. Part I. The basic algorithm" // Automatica.- 1987.- Vol. 23, № 2, P. 137-148.

73. Clarke, D. Adaptive Predictive Control // Annual Review In Automatic Programming-1996.-Vol. 20, P. 83-94.

74. Depenbrock M., Direct Self-Control (DSC) of an inverter-fed induction machine // IEEE Trans, on Power Electronics 1988 - Vol. 3 № 4.- P. 420-429.

75. Flach E., Hoffmann R., Mutschler P. Direct Mean Torque Control of an induction motor // Conf. Record EPE, Trondheim. 1997.- Vol. 3.- P. 672-677.

76. Gaubert J., Tnani S., Champenois G. Space vector based current control scheme for parallel active filters. // Proceeding 10th International Conference on Power Electronics and Motion control (EPE-PEMC 2003), 2-4 September 2003, Toulouse.- AN. 203.

77. Helder J. Azevedo, Jose M. Ferreira, Antonio P. Martins, Adriano S. Carvalho. Direct

78. Current Control of an Active Power Filter for Harmonic Elimination Power Factorth

79. Correction and Load Unbalancing Compensation // Proceeding 10 International

80. Conference on Power Electronics and Motion control (EPE-PEMC 2003), 2-4 September 2003, Toulouse.- AN 92.

81. Holtz J., Beyer B. Optimal synchronous pulse width modulation with a trajectory-tracking scheme for high-dynamic-performance // IEEE Transactions on Industry Applications— 1993.- Vol. 29, № 6, P.1098-1105.

82. Huber L., Borojevic D. Space vector modulated three-phase to three-phase matrix converter with input power factor correction // IEEE Transactions on industry applications.-1995.-Vol. 6.-P. 1234-1246.

83. Huber L., Borojevic D., Zhuang X.F., Lee F.C. Design and implementation of a three-phase to three-phase matrix converter with input power factor correction // IEEE.-1993 -P. 860-865.

84. Ishiguro A., Inagaki K., Ishida M., Okuma S., Uchikawa Y., Iwata K. A new method of PWM control for forced commutated cycloconverters using microprocessors // IEEE-1988.-P. 712-721.

85. Jesee R.D., Spaven W.J. Constant frequency a.c. powering using variable speed generation // AIEE Trans. Appl. Ind, 1959.-11 -P. 412-418.

86. Joos G., Zargari N., Phoivos Z. A new class of current controlled suppressed-link ac to ac frequency changers // IEEE Conf.-1991.-P. 830-837.

87. Kennel R., Linder A., Linke M. Generalize Predictive Control (GPC) Ready for Use in Drive Applications ? // (EPE-PEMC 2003), 2-4 September 2003, Toulouse.- AN 52.

88. Kennel R., Linder A. Predictive Control of Inverter supplied Electrical Drives // 9-th EPE-PEMC Conf.-2000.-P. 1.1-1.6.

89. Klumpner C., Blabjerg F., Boldea I., Nielsen P. A new modulation method for matrix converters // IAS conf.-2001.-P. 345-353.

90. Kotsopoulos A., Duarte J.L., Hendrix M.A. Predictive DC Voltage Control of Single-Phase PV Inverters with Small DC Link Capacitance // (EPE-PEMC 2003), 2-4 September 2003, Toulouse.- AN 145.

91. Liu C., Bashar A., Zahawi A., Petrocelli R., Adaptive over modulation of three phase SVM controlled matrix converter// 9-th EPE-PEMC Conf.-2000.-P. 2.23-2.27.

92. Mahlein J., Igney J., Braun M., Simon O. Robust Matrix converter Commutation without explicit Sign Measurement // Proceedings of EPE 2001, CD ROM.-P. 1-77.

93. Maaziz M.K., Mendes E., Boucher P. A new real-time control strategy for induction motors based on a reference control and RST predictive structure // 9-th EPE-PEMC Conf.-2000.-P. 6.184-6.189.

94. Nagy I., Novel adaptive tolerance band based PWM for field oriented control of induction machine // IEEE Transactions on Industrial Electronics- 1994 Vol. 41, №. 4, P. 406417.

95. Nielson P., Blabjerg F., Pedersen J.K. Space vector modulated matrix converter with minimized number of switching and a feed forward compensation of input voltage unbalance // PEDS conf.- P. 833-839.

96. Oyama J., Xia X., Higuchi Т., Yamada E. Displacement angle control matrix converter//IEEE Conf. Vol. 5.-1997.-P. 1033-1039.

97. Oyama J., Xia X., Higuchi Т., Yamada E., Kuroki K., Koga T. A new on-line gate circuit for matrix converter// IPE Conf. Yokohama.-1997.-P. 125-137.

98. Oyama J., Xia X., Yamada E., Koga Т., Lipo T. New control strategy for matrix converter // IEEE PESC Conf.-1989.-P. 360-367.

99. Pinto F., Silva F. Adaptable sliding mode control of matrix converters. // EPE-PEMS 2002-Vol. 3.-P. 264-271.

100. Pinto F., Silva F. Robust sliding mode control of matrix converters with unity power factor//EPE-PEMS.-2000.-Vol. l.-P. 157-162.

101. Shreiner R.T., Efimov A.A., Kalygin A.I. Active Current Converter Mathematical Model // ЕРЕ PEMC-2000 Proceedings. Kosice, Slovakia (CD-ROM).

102. Siebel H., Pasac M. New active front end inverter with regenerative capability and quasi-resonant operation // 9-th EPE-PEMC Conf.-2000.-P. 2.219-2.223.

103. Sikorski A., Ruszczyk A. Control of DC/AC inverter current to minimize the current error vector// 9-th EPE-PEMC Conf.-2000.-P. 7.174-7.179.

104. Teichmann R., Oyama J., Yamada E. Controller design for auxiliary resonant commutated-pole matrix converter // 9-th EPE-PEMC Conf.-2000.-P. 3.14-3.18.

105. Venturini M. A new sine wave in, sine wave out, conversion technique eliminates reactive elements//Proc. Powercon7,1980.-№3— P. E3.l-E3.15.

106. Yoshitsugu J., Ando M., Hiraki E. A consideration on soft switching invertor using a single active resonant snubber for AC motor drive // 9-th EPE-PEMC Conf-2000.-P. 2.94-2.97.

107. Zhang H., Braun M. A New Partly Unsymmetrical PWM Technique for Harmonic Compensation. // Proceeding 10th International Conference on Power Electronics and Motion control (EPE-PEMC 2003), 2-4 September 2003, Toulouse AN. 430.

108. Zhang L., Xiao L. J. Evaluation and comparison of varatings for different active filters // Proceeding 10th International Conference on Power Electronics and Motion control (EPE-PEMC 2003), 2-4 September 2003, Toulouse.- AN 196.

109. Ziegler M., Hoffman W. A New Two Steps Commutation Policy for Low Cost Matrix Converters // Proceedings of PCIM 2000, Nurnberg.- P. 245-252.