автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение качества электрической энергии бортовой системы генерирования на базе автономного инвертора напряжения

ЖОРАЕВ ТИМУР ЮЛДАШЕВИЧ

На правах£укописи (0

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ БОРТОВОЙ СИСТЕМЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ НА БАЗЕ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА

НАПРЯЖЕНИЯ.

05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 1 ОКТ 2009

Новосибирск - 2009

003478601

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Харитонов Сергей Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Панкратов Владимир Вячеславович

Защита состоится «22» октября 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.04 в Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, проспект К.Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » сентября 2009 г.

доктор технических наук, с.н.с. Гарганеев Александр Георгиевич

Ведущая организация ОАО АКБ «Якорь», г. Москва

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент

Бородин Н.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Последние десятилетия в системах генерирования электрической энергии (СГЭЭ) переменного тока для автономных объектов наряду с синхронными генераторами с электромагнитным возбуждением находят все более широкое применение синхронные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов. В таких системах при изменении частоты вращения вала первичного двигателя изменяется частота и напряжение на выходе синхронного генератора. Непосредственное использование напряжения генератора с изменяющимися параметрами сопряжено с трудностями, связанными с его трансформацией, выпрямлением на низких частотах, фазовой несимметрией ЭДС обмоток генератора, «мягкостью» сети на зажимах генератора, межфазными наводками, синхронизацией, питанием электродвигателей. Требования поддержания заданных параметров электрической энергии в системах с синхронным генератором с возбуждением от постоянных магнитов приводят к необходимости использования полупроводникового преобразователя частоты (ПЧ). Силовая схема ПЧ, схема и алгоритмы работы системы управления определяются требованиями по качеству электроэнергии как общепринятых стандартов (ГОСТ 19705-89, MIL-STD-461 и MIL-STD-462), так и требованиями технического задания на конкретный летательный аппарат. Повышение требований потребителей к качеству генерируемой энергии ставит перед разработчиками СГЭЭ новые задачи, связанные с совершенствованием как схемотехнических решений, так и алгоритмов управления.

Разработке бортовых систем генерирования электрической энергии, в частности, для летательных аппаратов, посвящено достаточно много известных работ таких научных школ как МАИ, МЭИ, НГТУ, ХПИ, КПИ, ИЭД, направленных на создание теоретических основ построения систем генерирования, методов анализа и синтеза силовых схем, систем и алгоритмов управления. Различные аспекты теоретического и практического плана построения систем генерирования и отдельных её элементов для автономных объектов нашли отражение в трудах В.Г. Андреева, И.И. Алексеева, Е.И. Берковича, Ю.М. Быкова, Н.И. Бородина, Д.Э. Брускина, Г.В. Грабовецкого, А.Г. Гарганеева, Б.С. Зечихина, Г.С. Зиновьева, Ю.М. Инькова, В.В. Иванцова, Н.Т. Коробана, Ю.И. Конева, H.H. Лаптева, B.JL Потоцкого, Б.В. Лукутина, И.И. Лукина, Б.А. Майбородина, Г.С. Мыцыка, И.В. Нежданова, В.И. Радина, Э.М. Ромаша, Г.А. Сипайлова, Б.П. Соустина, Н.П. Старовойтовой, Л.Е. Смольникова, В.Е. Тонкаля, В.В. Филатова, В.А. Цишевского, Е.Е. Чаплыгина, М.М. Юхнина, Э.М. Чехета и многих других.

Одним из основных элементов современной СГЭЭ является автономный инвертор напряжения (АИН), как правило, с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). АИН находит применение в распространённой схеме СГЭЭ, построенной на базе активного выпрямителя (AB) и инвертора, ввиду обеспечения этой системой двунаправленного потока энергии, возможности

стартерного режима, обеспечения высоких показателей качества как по току генератора, так и по напряжению на нагрузке. Пренебрегая пульсациями напряжения в звене постоянного тока, инверторы, присутствующие в рассматриваемой схеме СГЭЭ, могут быть исследованы по отдельности. При этом эффекты влияния мёртвого времени на искажения тока инвертора, несимметричность нагрузки генератора, приводящая к несимметрии напряжения на ней, являются идентичными как для инвертора в обращенном режиме, так и для обычного инвертора. Использование АИН с ШИМ в бортовых системах генерирования электрической энергии с наличием нулевого провода и несимметричной нагрузкой создаёт научно-технические проблемы, некоторые из которых являются не в полной мере изученными, такие как:

наличие высокочастотных пульсаций в выходном напряжении вследствие ограничений на массогабаритные показатели элементов силового фильтра;

наличие эффекта «мёртвого» времени из-за конечного времени переключения силовых элементов;

нелинейность и неидентичность параметров силовых элементов схемы. Эти и другие факторы приводят к увеличению значения коэффициента искажения синусоидальности и к нарушению симметрии выходного напряжения системы генерирования.

Использование большинства существующих классических алгоритмов управления инвертором в составе системы генерирования электрической энергии, при наличии дестабилизирующих факторов, создаваемых нагрузкой и инвертором, приводит к нарушению указанных показателей качества. Так, например, несимметричная нагрузка СГЭЭ с нулевым проводом, при использовании классических регуляторов во вращающейся системе координат, приводит к нарушению симметрии выходных напряжений в установившемся режиме. В выходном напряжении появляются составляющие нулевой и обратной последовательностей. Диссертация посвящена разработке специальных алгоритмов управления, позволяющих в значительной степени уменьшить влияние нагрузки, ослабить негативное влияние факторов, создаваемых особенностями схемы преобразователя частоты на базе АИН, на выше перечисленные показатели качества генерируемой СГЭЭ электрической энергии.

Целью диссертационной работы является решение актуальной научно-технической задачи повышения качества выходного напряжения инвертора для статического режима работы в составе бортовой системы генерирования электрической энергии путём разработки новых алгоритмов управления.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Разработаны алгоритмы управления инвертором напряжения с силовым ЪС фильтром и выводом нулевого провода, обеспечивающие улучшенное качество электрической энергии в статических режимах работы СГЭЭ на

несимметричную нагрузку с компенсацией эффектов мёртвого времени и других возмущающих факторов.

2. Проведен параметрический синтез фильтров, реализующих предложенные алгоритмы в составе цифровой системы управления инвертором напряжения.

3. Разработаны математические модели системы инвертор - ЬС фильтр -нагрузка во временной и частотной областях, с привлечением математических аппаратов преобразования Лапласа, г-преобразования и численного моделирования.

4. Проведены математическое и физическое моделирование электромагнитных процессов в системе инвертор - ЬС фильтр - нагрузка с предложенными алгоритмами управления.

Методы исследования

Поставленные задачи решались с привлечением математического аппарата преобразования Лапласа, Фурье, г-преобразования, дифференциального и интегрального исчислений, численного моделирования.

Достоверность результатов обеспечивалась корректностью расчетов и их сопоставлением с результатами физического эксперимента.

Научная новизна основных результатов диссертации заключается в следующем:

1. Предложены векторные и скалярные алгоритмы с использованием фазовращающих фильтров и пропорционально-резонансных регуляторов, реализующие замкнутую систему автоматического регулирования по симметричным последовательностям выходного напряжения и тока системы генерирования электрической энергии с АИН, обеспечивающие астатическое регулирование по основным гармоникам.

2. Предложен алгоритм компенсации гармоник в выходном напряжении системы генерирования электрической энергии с АИН, алгоритм реализован с помощью каскада цифровых пропорционально-резонансных регуляторов и обеспечивает компенсации влияния эффекта «мёртвого времени» и других возмущающих факторов.

Практическая ценность работы

1. Получены передаточные функции замкнутых систем автоматического регулирования в составе СГЭЭ, учитывающие параметры схемы инвертора, силового фильтра и системы управления, что позволяет анализировать устойчивость системы и определять предельные параметры регуляторов известными методами.

2. Предложен алгоритм разделения многофазного сигнала на симметричные последовательности во временной области, что даёт возможность реализовать астатическое регулирование по симметричным составляющим выходного напряжения СГЭЭ с использованием векторных принципов. При этом

достигается симметрия выходного напряжения системы генерирования при несимметричной нагрузке с нулевым проводом.

3. Синтезированы коэффициенты цифрового фильтра, реализующего резонансный регулятор, применяемый в цифровой системе регулирования по основной гармонике и гармоникам, создаваемым эффектом «мёртвого времени» и другими возмущающими факторами.

Внедрение результатов работы

Результаты расчетов токов и напряжений элементов инвертора, разработанная модель системы управления АИН использовались при разработке системы генерирования электрической энергии мощностью 15/30 кВА для бортовой системы электропитания летательных аппаратов. Работа проводилась на кафедре ПЭ НГТУ в рамках НИР-ОКР по договору с АКБ «Якорь» и ФГУП ПО «Север». Получен акт о применении результатов, полученных в ходе исследований в изготавливаемой СГЭЭ, а также справка об использовании материалов диссертации в учебном процессе, в частности, в курсе «Энергетическая электроника».

Апробация работы.

Основные результаты научно-исследовательских работ изложены на 5 научно-практических конференциях ADM, APEIE, EDM:

1. 14-я международная научно-техническая конференция «Электроприводы переменного тока», г. Екатеринбург, 2007 г.

2. 7-я международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения», г. Новосибирск, 2004 г.

3. 8-я международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения», г. Новосибирск, 2006 г.

4. 25-я межрегиональная научно-техническая конференция «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем», г. Серпухов, 2006 г.

5. 6-я международная сибирская школа-семинар по электронным приборам и материалам EDM-2005, респ. Алтай, база «Эрлагол», 2005 г.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 5 печатных работах, из них одна работа - в ведущем рецензируемом научном журнале, 4 - в сборниках трудов и конференций.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованных источников, восьми приложений.

Общий объем 244 страниц машинописного текста, в том числе 199 страницы основного текста, 65 рисунков, 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы цели, задачи, методы исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе приведён обзор существующих способов построения систем генерирования электрической энергии, а также алгоритмов управления инвертором напряжения в составе системы генерирования. Показаны преимущества и недостатки различных схем построения СГЭЭ и алгоритмов управления с точки зрения качества выходного напряжения преобразователя. В качестве основного элемента системы генерирования электрической энергии выбран автономный инвертор напряжения. Существует множество критериев качества электрической энергии. При использовании автономного инвертора напряжения, работающего на ЬС-фильтр и несимметричную нагрузку с нулевым проводом, наиболее существенное влияние оказывается на симметричность выходного напряжения при изменении нагрузки и появление гармоник, создаваемых эффектом «мёртвого времени».

В данной работе проводились исследования СГЭЭ трёхфазного переменного тока постоянной частоты (400 Гц) повышенного напряжения (200/115В лин./фазн.). Перспективной можно считать систему генерирования, построенную на базе схемы «активный выпрямитель - инвертор» с ШИМ (рис. 1). Эта схема может осуществлять двунаправленный поток энергии, позволяет поддерживать синусоидальные потребляемый и генерируемый токи, при этом обладая относительно простым управлением и возможностью трансформации напряжения сети, например, по сравнению с матричными преобразователями.

Пренебрегая пульсациями в звене постоянного тока, анализ электромагнитных процессов в схеме «инвертор-нагрузка-фильтр» в составе СГЭЭ, можно провести отдельно для каждого инвертора. Инверторы обозначены на рис. 1 пунктирными линиями.

инвертор. 7

Классифицированы алгоритмы управления инвертором напряжения в составе СГЭЭ. Например, алгоритмы управления АИН на основе преобразования Гильберта, реализующие обобщённый метод симметричных составляющих. Показаны особенности этих алгоритмов, заключающиеся в использовании звеньев, реализующих приближение к идеальному преобразованию Гильберта. В предлагаемых алгоритмах используется фильтр, осуществляющий данное приближение на основной частоте и обладающий точным поворотом фазы и единичной АЧХ, как и у идеального преобразования.

Показана актуальность разработки алгоритмов управления автономным инвертором напряжения с целью компенсации эффектов мёртвого времени и несимметричности выходного напряжения при искажениях нагрузки с наличием нулевого провода.

Во второй главе представлены алгоритмы управления СГЭЭ на базе схемы (рис. 1) «инвертор напряжения - LC-фильтр - нагрузка» с нулевым проводом.

В ходе решения поставленной задачи требовалось обеспечить разделение трёхфазного сигнала на симметричные последовательности. С использованием аппарата комплексных чисел были составлены два алгоритма этого разделения. Получены их сравнительные характеристики по объёму вычислений в цифровой системе управления. Один из них основан на выделении симметричных последовательностей, используя в качестве входных величин фазные векторы ABC (1), другой заключается в применении векторов аро (2). Оптимальным, с точки зрения количества вычислений, является алгоритм с использованием предварительно найденных векторов сфО (3). Выражение (1) представляет собой алгоритм выделения прямой и обратной последовательностей, используя фазные векторы ABC:

аР =-ÍA--B+у—В--С-у'—el Р,. =-(/■ А- —В-у-В+—c-/-cl f 31 2 J 2 2 J 2 } r 2 J2 2 12 J

«„=1(а4в-у|B-ic+yf c) p„4(-y.A-f B+ylB+f c+ylc) (1)

az=I(A+B+C), pz=y.l(A+B + C).

Выражение (2) представляет собой алгоритм выделения прямой и обратной последовательностей, используя векторы а|30:

«w =^(«О+7'-А). Ри =|(А>-У-«О)> (2)

агЛ{А + В + С), pz = j-~{Á + В+ С\

Рис. 2. Регулятор во вращающейся системе координат.

Га1(0=а1(/)-8т(<ио •О+рДО-совЦ ■/),

,Гс!(0={(И(г)-«11(/))*Ь(0}, 1ч(0={(кч(/)-ч1(0)*ь(0}

(4)

(5)

1ч1 (0=а1 (0 • 0 - МО ■ ^Ц) •')

Га(/) = с1(/)-зт(са0 •/)+Ч(/)-соз(й0 •/),

[(3(0 = (!(/)■ собЦ ■ О"Ч(0'соэЦ '0

(/)■ • 0) = /г" (/)• (в А ' - ' ))= • (^0, - А)- /г^ + я)) 2-у 1-)

со5(®0 -/)) = !.ь(г(г).' + "))= ^■ №^(р +

где )-ш0=Я, после чего подставить выражения (5) в исходную систему уравнений (4) и применить к ней преобразование Лапласа, используя его свойство от свёртки двух функций Ь({Г(/)*ц(г)}) = Ц^))-)).

В ходе данной процедуры получается передаточная функция (6) регулятора на рис. 2, включающая сигналы задания в операторной форме:

с(р)=

2 2 Р +Щ)

Ар)=

2 2 Р +Щ

„ „ К(1- Ко аь —Кц А7 ^ КуКсЬ---— +КЬ

Р

какс^К1+к<?КооКк1-

^ КЛоъ+Кдр ^

р2+сЬ1 Р

2 Кс1-р-Кдц) ^ | щ{р)-щ)

, Р2+%2 Р у,

-Кос^А

-КорЫ

(6)

где а(р) и (Кр) - входные ортогональные сигналы, а¡(р) и Р\(р) - выходные ортогональные сигналы. Символами * и ** отмечено, что соответствующее

Р п

динамическое звено второго порядка ^ в каналах аир имеет

Р +&0

начальные условия. Это звено во временной форме можно представить в виде системы дифференциальных уравнений:

= у(0=*.(0, где и(0 - входной

сигнал, у(г) - выходной. Начальные условия: Х)(о)= у(о)= ЛГ, где К = Кд-Кс для канала а (*) и К = Кс1-Кс для канала р (**).

Рис. 3. Схема замкнутой САР по напряжению нагрузки с использованием упрощённой модели инвертора в виде ИНУН.

Представление формулы передаточной функции (6) в виде структурной схемы, полностью эквивалентной регулятору на рис. 2, показано на рис. 4.

Созданная математическая модель с использованием передаточной функции сЦ-преобразования (6) позволяет получить выражение 6-го порядка для замкнутой САР АИН с ЬС-фильтром и нагрузкой. Данное выражение дает возможность построить годографы, определить области устойчивости, провести расчёты переходных процессов схем численными способами и оценить их характер с использованием полюсов передаточной функции. При

этом также можно определить диапазон изменений параметров системы управления и силовой схемы, при которых замкнутая САР будет устойчива.

<*1

Рис. 4. Реализация передаточной функции (6) с использованием интеграторов, резонансных регуляторов.

Рис. 5. Области устойчивости, полученные с использованием передаточной функции замкнутой САР по напряжению нагрузки.

В качестве примера, на рис. 5 приведены области устойчивости для разных сопротивлений нагрузки Яп в схеме на рис. 3. Область устойчивости определяется исходя из уравнения 9?(ро1ев(г(р)))< О, где 9?() - оператор выделения действительной части, ро1ез() - функция нахождения полюсов передаточной функции {(р). Для анализа частотных характеристик операторной

2 2 Р + ®0

функции замкнутой САР, необходимо умножить её на коэффициент-,

0)

чтобы избавиться от бесконечного решения в точке р = _/-&>о> тем самым определить значение амплитуды и фазы требуемых величин в установившемся режиме.

В передаточной функции сЦ-преобразования (6) присутствует важное

К1-Р „

звено, в общем случае имеющее вид —5-т + Кс и являющееся

р + со о

пропорционально-резонансным регулятором. Одним из его свойств является обеспечение астатического регулирования по переменному сигналу заданной частоты при использовании этого звена в качестве элемента замкнутой САР. В частности, его можно использовать для астатического скалярного регулирования с целью компенсации обратной и нулевой последовательностей по основной гармонике выходного напряжения, а также в однофазных астатических регуляторах по переменному току. Управление с использованием этого регулятора по основной гармонике является относительно сложным в некоторых случаях, например, при переходах из режима источника тока в режим источника напряжения в случае выхода из аварийного режима. При этом необходимо работать с коммутируемыми переменными сигналами задания, обратных связей и цифровым фильтром второго порядка, реализующего пропорционально-резонансный регулятор. В частности, требуется обеспечить заданные начальные условия при переходах из режима в режим, возникают сложности с ограничением переменного сигнала, отсутствует возможность регулирования или измерения обратной, нулевой последовательностей по-отдельности. Поэтому, данный регулятор находит применение для компенсации определённой гармоники выходного тока или напряжения. При этом для управления по основной гармонике предлагается использовать регулятор с фазовращающими фильтрами, лишённый недостатков пропорционально-резонансного регулятора. Однако регулятор с фазовращающими фильтрами использует умножение на сигналы синуса/косинуса в прямом и обратном преобразовании Парка, ПИ-регулятор, в то время как пропорционально-резонансному регулятору не требуются эти блоки, что делает его более простым и эффективным в реализации цифровой системы управления.

На основе фазовращающего цифрового фильтра (7) реализован регулятор, позволяющий разделить многофазную систему с нулевым проводом на совокупность однофазных во вращающейся системе координат. Однофазная реализация регулятора представлена на рис. 6. На его базе созданы схемы, осуществляющие переход из режима источника напряжения в режим источника тока (и наоборот) для трёхфазного преобразователя на базе схемы рис. 6. Переход происходит по критерию достижения амплитуды тока требуемого значения в любой из фаз. При этом возмущения не передаются от фазы к фазе, находящихся в разных режимах или при несимметрии нагрузки, в отличие от использования классического регулятора во вращающейся системе координат.

Для статической компенсации мёртвого времени предложено использовать цифровой фильтр с конечной добротностью для выделения основной гармоники тока инвертора с целью нахождения его точной точки пересечения с нулевым значением.

Для динамической компенсации гармоник, создаваемых эффектом мёртвого времени, предлагается использовать цепочки пропорционально-

„ К1й " Ц-р

резонансных регуляторов (рис. 7) лс Н---Н / д~

Р /=1 р1

а , реализованные с

использованием цифровых фильтров (8).

и

а

арвЭО

ЧЖЬф--ГПйТ

Кс1

Рис. 6. Использование фазовращающего звена для управления однофазным преобразователем.

На рисунке 7 приняты обозначения: 1]п - фазные напряжения нагрузки, П - ток инвертора, коэффициенты кгт,...9 определяются согласно выражению (9) для соответствующей частоты гармоники.

-С/и

Ч///

777

ю кг3

\-2-krj •г"1 + г 2

Ю кг$ -1 )

1-2 кг5 ■ г~ -2

Ю (- кг, •Г"'

1-2 кг7 ■ -2

Ю (ь кг.9 г-1

1-2 Ь"9 ■г- -2

+]—/'/'/^ модулирующему сигналу

Рис. 7. Структурная схема компенсатора гармоник «мёртвого времени».

Регулятор на рис. 7 целесообразно использовать при работе инвертора с ЬС-фильтром и нулевым проводом для обеспечения большей устойчивости по сравнению со способами, основанными на задержках и гребенчатых фильтрах.

В третьей главе рассматриваются цифровые фильтры, входящие в состав алгоритмов, реализующих цифровую систему управления системой генерирования на базе АИН. Для фазовращающего фильтра в регуляторе симметричных последовательностей и однофазном астатическом регуляторе по переменному току предлагается использовать цифровой БИХ-фильтр первого порядка:

Критерием для нахождения коэффициентов Ьц, Ь\, а0 является единичный коэффициент передачи во всей полосе частот и фазовый сдвиг, равный — я/2 на основной частоте о>о. Полученные выражения для коэффициентов

Для подтверждения работоспособности фильтра в составе системы управления, проведены математическое и физическое моделирование. Показаны диаграммы, иллюстрирующие быстродействие фильтра при разделении входного несимметричного сигнала на прямую, обратную и нулевую последовательности. Показано, что в установившемся режиме на основной частоте происходит разделение последовательностей с нулевой ошибкой.

Структура замкнутой САР представляет собой инвертор, LC-фильтр и систему управления по симметричным последовательностям на базе дискретного фазовращающего фильтра. Схема структуры показана на рис. 8. Алгоритм управления состоит из нескольких этапов. Сперва обратная и нулевая последовательности выделяются в осях ар с использованием прямого преобразования Кларке и фазовращающего звена на базе цифрового фильтра (7). Затем эти последовательности в виде ортогональных сигналов dq сравниваются с нулевым сигналом задания на входе ПИ-регуляторов, после чего сигналы управления восстанавливаются обратным dq-преобразованием в оси а(3, после чего обратным преобразованием Кларке восстанавливаются в фазные координаты ABC. Регулятор по прямой последовательности выполнен по классической структуре с dq-преобразованием без использования фазовращающего звена. Регуляторы по обратной и нулевой последовательностям осуществляют их полное подавление на основной гармонике. Регулятор по прямой последовательности отрабатывает её

(7)

обеспечивают данные критерии.

требуемую амплитуду и фазу. Представлены результаты, показывающие, что при использовании описанного алгоритма можно добиться астатического регулирования по прямой, обратной и нулевой последовательностям, при этом улучшается симметричность выходного напряжения АИН с LC-фильтром в составе СГЭЭ при несимметричной нагрузке.

Реализован дискретный пропорционально-резонансный регулятор на базе гармонического осциллятора. Данный регулятор является частью алгоритма компенсации гармоник «мёртвого времени» АИН в системе генерирования. В дискретном виде регулятор имеет вид звена второго порядка

с коэффициентами

f

кг = COS

fd

кг = sin

r \

a>k

{fd.

(9)

a2 =\-2-b0,

Построены его АЧХ, ФЧХ, переходные характеристики. В частности, регулятор, построенный на базе этого фильтра, обеспечивает равенство переменного сигнала задания сигналу обратной связи с частотой со¡¡. Тем самым, позволяя реализовать подавление соответствующих гармоник выходного напряжения, использую сигнал задания, равный нулю.

Определены коэффициенты цифрового фильтра

т / \ Ьл + Ь, • z~x + b2 • z 2

Hs(z) =-—-— с конечной добротностью для выделения первой

1 + а, • z + а2 ■ z

гармоники. Получены его коэффициенты Ъ2 = -b0, Ь, =0, b0= var, a, =2-(b0-\)-cos

I fd

с использованием которых фильтр обеспечивает единичный коэффициент передачи на частоте /q. Меняя переменную var, можно изменять ширину полосы пропускания.

В главе физический эксперимент приведены результаты эксперимента на лабораторной установке эквивалента системы генерирования, который состоит из силовой части, содержащей АИН с LC фильтром и систему управления на базе цифрового сигнального контроллера Texas Instruments TMS320F2812. Разработано программное обеспечение для контроллера, реализующее предлагаемые алгоритмы управления. Продемонстрированы основные положения, достигаемые при применении предлагаемых способов управления. Доказано уменьшение 3,5,7,9 гармоник, создаваемых мёртвым временем и другими возмущающими факторами (Таблица 2, рис. 9), а также уменьшение коэффициента искажения синусоидальности. Практически подтверждено астатическое регулирование по основной гармонике симметричных последовательностей, заключающееся в выравнивании выходных фазных

16

напряжений (Таблица 1) при несимметричной нагрузке. Так, в Таблице 1 показаны значения фазных напряжений с использованием классического регулятора в осях с^ (рис. 3) и с использованием предлагаемого регулятора, представленного на рис. 8. В Таблице 2 показаны значения коэффициента искажения синусоидальности Ки. Во втором столбце приведены значения этого коэффициента с использованием классического регулятора (рис. 3), в третьем столбце - значения коэффициента с применением предлагаемого алгоритма компенсации гармоник, структурная схема которого показана на рис. 7.

/?р Не используется*

Рис. 8. Схема астатического регулирования по симметричным последовательностям.

Таблица 1.

Выравнивание действующих значений фаз._

Фаза Классические регуляторы, В Предлагаемые регуляторы, В

Значение Небаланс Значение Небаланс

А 88,8 2,9 91,7 0

В 95,6 3,8 91,8 0,1

С 91,0 0,7 91,7 0

+20 dB 100B

+10dB 31.6B

0 dB 10B

-1GdB 3,16В

-20 dB 1B

-30 dB 0,316В

-40dB 0,1В

+20dB 100B

+10dB 31,6B

OdB 10B

-10dB 3.16B

-20 dB 1B

-30 dB 0,316В

-40 dB 0,1B

^т 150ms ICHl EDGE I 181.3t.BHz

CHI —5U CH2 — 5U CH3 — 5U CH4 — 5U

Рис. 9. Спектры выходного напряжения инвертора. А) - до введения компенсации, Б) - после введения компенсации.

Таблица 2.

Коэффициенты искажения синусоидальности.

Без компенсации, В С компенсацией, В

Гармоника (эфф.), Ки, (эфф.), Ки2

1 2 3

1 89,1 89,1

3 1,12 0,32

5 1,78 0,1

7 2,82 0,13

9 2,0 0,16

11 0,6 0,63

13 0,79 0,79

15 0,49 0,49

Ки 4.71% 1,13%

Улучшение в 4.2 раза

В заключении сформулированы основные результата работы:

1. Получена передаточная функция для (^-преобразования, с использованием которой выведено выражение в операторной форме для выходного напряжения АИН в составе системы генерирования электрической энергии. Выражение характеризует замкнутую систему регулирования «инвертор-ЬС-фильтр-нагрузка-регулятор» с использованием сЦ-преобразования. Полученная передаточная функция линеаризированной системы позволяет определить с использованием её полюсов область устойчивости замкнутой САР. Показано, что часть полученной передаточной функции (^-преобразования является пропорционально-резонансным регулятором.

Проведены исследования устойчивости замкнутой системы регулирования, построены годографы при варьировании параметров силовой схемы и системы управления, а также определены области устойчивости, исходя из ограничений на значения полюсов передаточной функции.

Исследованы замкнутые САР с применением пропорционально-резонансного регулирования для компенсации гармоник в токе инвертора, создаваемых эффектом мёртвого времени. Предложены способы построения регуляторов, обеспечивающие устойчивость работы при использовании выходного ЬС-фильтра.

Показано, что с применением пропорционально-резонансного регулирования возможно подавление нулевой последовательности в выходном напряжении системы генерирования при наличии нулевого провода. Рассмотрен способ построения систем с пофазным регулированием, который используется для астатического управления однофазным инвертором.

2. Приведена методика разделения симметричных последовательностей, включающая способ разделения как в «ABC» так и в «сф» координатах. Показано, что реализация разделения последовательностей в «аР» координатах позволяет экономить вычислительные ресурсы.

Синтезирована замкнутая система регулирования по симметричным последовательностям АИН в составе СГЭЭ, при этом обеспечивается астатизм регулирования по прямой, обратной и нулевой последовательностям напряжения на нагрузке. Выполняются требования по симметрии напряжения нагрузки в широком диапазоне её изменения - от холостого хода до номинальной.

Представлен способ, использующий блок фазовращателя для пофазного регулирования с использованием dq-преобразования, и его применение для астатического управления однофазным инвертором.

Предложен алгоритм управления, позволяющий в аварийных режимах осуществлять независимый переход из режима источника напряжения в режим источника тока (и наоборот) для отдельных фаз.

3. Синтезирован специальный цифровой фильтр, обеспечивающий требуемый поворот фазы сигнала на заданной частоте с заданной амплитудой. Структура фильтра и значения его коэффициентов легли в основу практической реализации системы управления инвертором с раздельным регулированием по симметричным последовательностям и пофазным регулированием с переходами режимов «источник напряжения - источник тока».

Реализован цифровой пропорционально-резонансный регулятор в однофазном варианте без использования арифметики комплексных чисел, что позволяет использовать этот регулятор для построения раздельного регулирования по фазам, и, тем самым, обеспечить подавление симметричных компонент или гармоник в эффекте мёртвого времени. Выведены формулы для расчёта коэффициентов цифрового фильтра, которым является пропорционально-резонансный регулятор. Полученный цифровой фильтр использован в качестве элемента замкнутой системы управления по напряжению нагрузки. Показано, что использование цепи из нескольких ПР-регуляторов позволяет добиться подавления целого ряда гармоник, при этом обеспечивается устойчивость САР при работе с LC-фильтром.

4. Алгоритмы управления с использованием разделения последовательностей и пропорционально-резонансного регулирования как по основной гармонике, так и по высокочастотным составляющим, были реализованы и апробированы на экспериментальном лабораторном образце. Экспериментально подтверждено обеспечение астатизма регулирования по прямой, обратной и нулевой последовательностям и подавление определённых гармоник, создаваемых эффектом мёртвого времени и другими возмущающими факторами.

Основные публикации автора по теме диссертации:

1. Жораев Т.Ю. Методика синтеза ШИМ для автономных инверторов напряжения по заданному критерию качества выходного напряжения. / Баховцев И.А., Жораев Т.Ю. // Тр. междунар. 14-й науч.-техн. конф. «Электроприводы переменного тока». В 7 томах. Том 7. Силовая электроника и механотроника. Проектирование устройств автоматики и систем управления. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. - С. 3538.

2. Жораев Т. Ю. Математическое моделирование алгоритмов управления и электромагнитных процессов в СГПТ. / Жораев Т.Ю., Харитонов С. А. // Изд-во НГТУ, «Актуальные проблемы электронного приборостроения. 7-я международная конференция», 2004 г., т. 6. - С. 3-9.

3. Жораев Т. Ю. Поиск минимума разрядности ЦОС управления АИН при заданных показателях качества энергии. / Жораев Т. Ю., Хлебников А. С. // АПЭП-2006, VIII международная конференция. - С. 74.

4. Жораев Т.Ю., Обобщенный метод симметричных составляющих и методика их выделения с помощью цифрового фазовращающего фильтра. / Жораев Т. Ю., Харитонов С.А. // Научный вестник НГТУ. №1(34), Новосибирск, НГТУ, 2009. - С. 191-203.

5. Zhoraev Т. J. A principle of Calculation Dynamic and static Power Losses with Hard-Switching IGBT. / Kharitonov S. A., Zhoraev T. J. // 6-th International workshop. EDM-2005, session 11, July, pp. 147-149. [Метод вычисления динамических и статических потерь в преобразователе с IGBT.]

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, тел./факс (383) 346-08-57 формат 60X84/16 объем 1.5 пл., тираж 110 экз.. заказ № 1277 подписано в печать 15.09.09 г.

ВВЕДЕНИЕ.

СХЕМОТЕХНИКА И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ СГЭЭ.

1.1. Основные требования, предъявляемые к СГЭЭ.

1.2. Схемотехника силовой части СГЭЭ.

1.3. Алгоритмы управления АИН в составе СГЭЭ.

1.4. Выводы к Главе 1.

2. АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ СГЭЭ.

2.1 Разделение трёхфазной системы функций на симметричные последовательности.

2.2. Математический аппарат для анализа электромагнитных процессов в системе АИН-нагрузка в частотной области.

2.3. Исследование замкнутой системы управления с dq-преобразованием.

2.4. Пропорционально-резонансное регулирование.

2.5. Режимы источника напряжения и источника тока.

2.6. Статическая компенсация мёртвого времени.

2.7. Динамическая,компенсация мёртвого времени.

2.8. Выводы к главе 2.

3. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ АИН В СОСТАВЕ СГЭЭ.

3.1. Синтез фазовращающего звена для разделения последовательностей.

3.2. Разложение на симметричные последовательности с использованием фильтров.

3.3. Замкнутая САР с использованием разделения последовательностей.

3.4. Цифровой пропорционально-резонансный регулятор.

3.5. Синтез цифрового фильтра для выделения основной гармоники.

3.6. Выводы к Главе 3.

4. ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ.

Последние десятилетия в системах генерирования электрической энергии (СГЭЭ) переменного тока для автономных объектов наряду с синхронными генераторами с электромагнитным возбуждением находят все более широкое применение синхронные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов. В таких системах при изменении частоты вращения вала первичного двигателя изменяется частота и напряжение на выходе синхронного генератора. Непосредственное использование напряжения генератора с изменяющимися параметрами сопряжено с трудностями, связанными с его трансформацией, выпрямлением на низких частотах, фазовой несимметрией ЭДС обмоток генератора, «мягкостью» сети на зажимах генератора, межфазными наводками, синхронизацией, питанием электродвигателей.

Несмотря на то, что последние годы предпринимаются попытки создания бортовой сети переменного тока с изменяющейся частотой и постоянной величиной амплитудного значения (например, Boeing - 787) доминирующими остаются системы постоянной частоты.

Требования поддержания заданных параметров электрической энергии в системах с синхронным генератором с возбуждением от постоянных магнитов приводят к необходимости использования полупроводникового преобразователя частоты (ПЧ). Силовая схема ПЧ и алгоритмы работы системы управления определяются требованиями как общепринятых стандартов, так и требованиями технического задания на конкретный летательный аппарат.

В качестве нагрузки на борту летательных аппаратов в последнее время используются сложные цифровые вычислительные комплексы, более точное и чувствительное оборудование. Эти потребители предъявляют соответствующие повышенные требования к качеству электроэнергии, выдаваемой СГЭЭ.

Появление новой элементной базы позволяет создавать системы генерирования, которые по техническим характеристикам превосходят имеющиеся системы, построенные на основе механических и электромеханических принципов поддержания заданных показателей электроэнергии. Применение электронных преобразователей позволяет увеличить надёжность и энергоэффективность, СГЭЭ. Использование высокочастотного преобразования позволяет уменьшить, габариты, массу ПЧ; что являетсяюдним из основных параметров при проектировании- бортовых систем. Современное развитие микропроцессорной техники позволяет расширить сервисные функции, благодаря которым потребитель может принять решение оперативнее и точнее. Например, используя системы генерирования, с самодиагностикой* информативной индикацией, имеющей протоколирование режимов работы, обработку большого количества вариантов аварийных ситуаций, потребитель может скорее, находить неисправности, быстрее выявлять дефектные узлы; проводить.анализ, нештатных ситуаций.

ПЧ' представляет собой, совокупность включённых по определённой' силовой схеме полупроводниковых ключей, и систему управления; формирующую для них импульсы согласно, выбранным законам регулирования:

ПЧ по типу силовой-схемы можно условно разделить,на несколько категорий, которые соотносятся' с развитием* полупроводниковых технологий, и созданной'элементной базой в течение нескольких, десятков лет.

В частности, можно отметить следующие структурные схемы ПЧ [37]: с промежуточным звеном постоянного тока; с непосредственным преобразованием на базе тиристорного преобразователя частоты (циклоконверторы); матричные преобразователи (на базе полностью управляемых силовых ключей); модуляционного типа на базе полупроводникового преобразователя.

Эти структурные схемы могут быть представлены разнообразными схемотехническими решениями. Например, «выпрямитель — зависимый инвертор», «выпрямитель-инвертор», «активный выпрямитель-инвертор»^ матричные преобразователи и др. Каждое из этих решений имеет перед другимшсвои преимущества и недостатки по энергетическим характеристикам, массе и габаритам, стоимости. На выбор схемы и алгоритмов управления ПЧ существенное влияние оказывает область применения СГЭЭ. Однако, последние годы определяющей тенденцией является использование схемотехнических решений ПЧ'На базе полностью управляемых приборов.

Такая схемотехника ПЧ наряду с применением новых поколений!микропроцессоров при построении СГЭЭ позволяет: полностью решить задачу согласования с нагрузкой при использовании бесколлекторных электрических машин переменного тока; значительно повысить качество генерируемой электрической энергии; уменьшить массу и габариты; обеспечивать сервисные функции для потребителя, в частности: контроль с использованием интерфейса с компьютером, мониторинг системы, визуализация переменных состояния, информация с датчиков, защитные функции, программируемые режимы работы и т. д. создавать новые, ранее не реализуемые алгоритмы управления в виде программного обеспечения для микропроцессора или программируемой логики.

Повышенные требования к качеству генерируемой энергии, выдвигаемые потребителями электрической энергии ставят перед разработчиками СГЭЭ новые задачи, связанные с совершенствованием, как схемотехнических решений, так и алгоритмов управления.

Согласно нормативным документам под качеством электрической энергии понимают совокупность её потребительских свойств, обусловливающих нормальную работоспособность потребителей в соответствии с их назначением [34]. Исторически для каждого этапа развития техники и бортового оборудования существовал свой оптимальный комплекс требований к качеству электроэнергии. При этом количество нормируемых параметров и их уровень (качество) увеличивались по мере развития электрооборудования, повышения требований к потребителям со стороны обслуживаемых ими систем, и исследований влияния отклонений тех или иных параметров от установленных для них значений на характеристики потребителей и источников.

До 1950 г. качество электроэнергии характеризовалось лишь допустимыми отклонениями напряжения и частоты от своих номинальных значений в установившемся режиме и формой кривой напряжения переменного тока. Повышение требований к системам управления, автоматике силовой установки, пилотажно-навигационному оборудованию и радиоэлектронному оборудованию привело к возрастанию требований к качеству энергии, вырабатываемой бортовыми энергоузлами. Был проведён большой объём работ по согласованию требований потребителей; с возможностями создания требуемых СГЭЭ: неоправданное завышение требований к качеству всегда связано с дополнительными затратами, усложнением и утяжелением системы электроснабжения, а занижение - с ухудшением условий эксплуатации бортовой аппаратуры.

Результаты этих работ были обобщены вначале для самолётных и вертолётных систем энергоснабжения в нормали 83 5AT авиационной промышленности, затем в ОСТ и, наконец, в ГОСТ 19705-74, ГОСТ 19705-81 и ГОСТ 19705-89 [11]. Зарубежные стандарты, регламентирующих качество электроэнергии бортовых систем приведены в нормативах MIL-STD-704 [76], MIL-STD-461 и MIL-STD-462 [75]. Для иных аппаратов существуют свои требования к качеству электроэнергии, отражающие особенности их систем электроснабжения.

Предъявляемые требования к качеству электроэнергии могут быть обеспечены как схемотехническими, так и алгоритмическими способами. Из схемотехнических способов следует выделить использование различных схем включения силовых ключей, их типов (полууправляемые или полностью управляемые), использование -фильтрующих элементов. Алгоритмические способы представляют собой последовательность вычислений, по которым работает цифровая система управления преобразователем и обеспечивает заданные показатели качества электроэнергии

Одним из основных элементов современной СГЭЭ является автономный инвертор напряжения (АИН), как правило, с широтно-импульсной модуляцией (ТТТИМ). АИН находит применение в распространённой схеме СГЭЭ; построенной на базе активного выпрямителя (АВ) и инвертора, ввиду обеспечения этой системой двунаправленного потока энергии, возможности стартерного режима, обеспечения высоких показателей качества, как по току генератора так и по напряжению на нагрузке [190]. ПЧ'с данной схемотехникой представляет собой два инвертора напряжения, разделённых-накопительным элементом - ёмкостью звена постоянного тока. Пренебрегая, пульсациями напряжения в этом звене, инверторы могут быть представлены независимыми элементами. При этом, эффекты влияния мёртвого времени на искажения тока инвертора, несимметричность нагрузки/генератора приводящая к несимметрии напряжения, на ней, являются идентичными как для инвертора в обращённом» режиме так и для обычного инвертора. Использование АИН с ШИМ в бортовых системах генерирования электрической энергии с наличием нулевого провода и несимметричной нагрузкой создаёт научно-технические проблемы, некоторые из которых не в полной мере изучены, такие как: наличие высокочастотных пульсации в выходном напряжении из-за конечного значения элементов фильтра и наличия ШИМ; наличие эффекта «мёртвого» времени из-за конечного времени переключения силовых элементов; нелинейность и неидентичность параметров силовых элементов схемы.

Эти и другие факторы приводят к повышенному значению коэффициента нелинейных искажений, к увеличению коэффициента амплитудной модуляции, к повышению, уровня напряжения радиопомех, а также к появлению постоянной составляющей и нарушению симметрии выходных фаз. Всю совокупность этих параметров, определенных требованиями ГОСТ 19705-89, а также ряд других, задаваемых конкретным техническим заданием на летательный аппарат, можно объединить под одним термином, таким как электромагнитная совместимость СГЭЭ с нагрузкой.

При использовании большинства современных алгоритмов наличие дестабилизирующих факторов со стороны нагрузки или алгоритма работы ПЧ приводит к нарушению электромагнитной совместимости в указанном смысле. Так, например, несимметричная нагрузка СГЭЭ с нулевым проводом, при использовании классических регуляторов во вращающейся системе координат (ВСК) dq, приводит к нарушению симметрии выходных напряжений в установившемся режиме. В генерируемом напряжении появляются составляющие нулевой и обратной последовательностей [55,81].

Разработке специальных алгоритмов управления, позволяющих в значительной степени уменьшить влияние нагрузки, особенностей схемы ПЧ на базе АИН, на выше перечисленные показатели качества генерируемой электрической энергии посвящена настоящая диссертационная работа.

Целью диссертационной работы диссертационной работы является решение актуальной научно-технической задачи повышения качества выходного напряжения инвертора для статического режима работы в составе бортовой системы генерирования электрической энергии путём разработки новых алгоритмов управления.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Разработаны алгоритмы управления инвертором напряжения с силовым LC фильтром и выводом нулевого провода, обеспечивающие улучшенное качество электрической энергии в статических режимах работы СГЭЭ на несимметричную нагрузку с компенсацией эффектов мёртвого времени и других возмущающих факторов.

2. Проведен параметрический синтез фильтров, реализующих предложенные алгоритмы в составе цифровой системы управления инвертором напряжения.

3. Разработаны математические модели системы инвертор - LC фильтр -нагрузка во временной и частотной областях, с привлечением математических аппаратов преобразования Лапласа, z-преобразования и численного моделирования.

4. Проведены математическое и физическое моделирование электромагнитных процессов в системе инвертор - LC фильтр - нагрузка с предложенными алгоритмами управления.

Методы исследования

Поставленные задачи решались с привлечением математического аппарата преобразования Лапласа, Фурье, z-преобразования, дифференциального и интегрального исчислений, численного моделирования.

Достоверность результатов обеспечивалась корректностью расчетов и их сопоставлением с результатами физического эксперимента.

Научная новизна основных результатов диссертации заключается в следующем:

1. Предложены векторные и скалярные алгоритмы с использованием фазов-ращающих фильтров и пропорционально-резонансных регуляторов, реализующие замкнутую систему автоматического регулирования по симметричным последовательностям выходного напряжения и тока системы генерирования-электрической энергии с АИН, обеспечивающие астатическое регулирование по основным гармоникам.

2. Предложен алгоритм компенсации гармоник в выходном напряжении системы генерирования электрической энергии с АИН, алгоритм реализована помощью, каскада цифровых пропорционально-резонансных регуляторов и обеспечивает компенсации влиянияс эффекта «мёртвого* времени» и других возмущающих факторов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Математическая линеаризованная^ модель.АИН в-составе СГЭЭ с замкнутой системой управления, при использовании регуляторов во вращающейся системе координат, представленная как в операторной форме, так и в виде модели для численного моделирования (В среде Matlab-Simulink.

2: Алгоритм компенсации-симметричных составляющих выходного напряжения АИН с" нулевым проводом, основанный на применении синтезированного цифрового фильтра. Способ пофазного регулирования с использованием фазовращающих фильтрови ПР-регулирования. Способ, осуществляющий переход из режима источника напряжения1 в режим источника тока и наоборот.

3. Алгоритм подавления гармоник, создаваемых в выходном-токе АИН из-за наличия эффекта «мёртвого» времени: с использованием каскада ПР-регуляторов, с введением дискретной производной тока инвертора.

4. Структуры, коэффициенты синтезированных цифровых фильтров для замкнутой системы АИН в составе СГЭЭ. Критерии синтеза, результаты анализа АЧХ и ФЧХ фильтров.

5. Использование синтезированных цифровых фильтров в составе замкнутой САР АИН. Результаты математического моделирования и физическоI го эксперимента

Практическая ценность работы ;

1. Получены, передаточные; функции замкнутых систем* автоматического регулирования в составе СГЭЭ, учитывающие параметры, схемы инвертора, силового' фильтра и системы управления; что позволяет анализировать устойчивость системы и определять предельные параметры регуляторов, известными ; методами;

2. Предложен алгоритм^ разделенияшногофазного сигнала на; симметричные последовательности во временной области, что даёт возможность реализовать астатическое регулирование по? симметричным составляющими выходного, напряжения СГЭЭ с использованием векторных принципов. При этом достигается; симметрия?' выходного напряжения системы генерирования; при?; несимметричной нагрузке; снулевым проводом:

3. Синтезированы коэффициенты цифрового/ фильтра, реализующего? резонансный регулятор, применяемый в цифровой системе регулирования по основной^ гармонике? и гармоникам; создаваемым эффектом «мёртвого-времени» и другими возмущающими факторами: ,

Внедрение результатов работы.

Результаты расчетов токов и напряжений? элементов ^инвертора, разработанная модель системы управления^ АИН использовались при разработке системы генерирования электрической! энергии мощностью 15/30 кВА для бортовой системы электропитания летательных аппаратов: Работа; проводилась на кафедре Г1Э НГТУ в рамках НИР-ОКР по договору с АКБ «Якорь» и ФГУП ПО «Север». Получен; акт о применении результатов, полученных в ходе; исследований в изготавливаемой СЕЭЭ; а; также справка об использовании материалов диссертации в учебном процессе, в частности, в курсе «Энергетическая электроника».

Апробация работы.

Основные результаты научно-исследовательских работ изложены 5 научнопрактических конференциях ADM, APEIE, EDM:

1. 14-я международная научно-техническая конференция «Электроприводы переменного тока», г. Екатеринбург, 2007 г.

2. 7-я международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения», г. Новосибирск, 2004 г.

3. 8-я международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения», г. Новосибирск, 2006 г.

4. 25-я межрегиональная научно-техническая конференция «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем», г. Серпухов, 2006 г.

5. 6-я международная сибирская школа-семинар по электронным приборам и материалам EDM-2005, респ. Алтай, база «Эрлагол», 2005 г.

Публикации:

Основные результаты исследований опубликованы в 5 печатных работах, из них одна работа - в ведущем рецензируемом научном журнале, 4 - в сборниках трудов и конференций:

1. Жораев Т.Ю. Методика синтеза ШИМ для автономных инверторов напряжения по заданному критерию качества выходного напряжения. / Ба-ховцев И.А., Жораев Т.Ю. // Тр. междунар. 14-й науч.-техн. конф. «Электроприводы переменного тока». В 7 томах. Том 7. Силовая электроника и механотроника. Проектирование устройств автоматики и систем управления. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. - С. 35-38.

2. Жораев Т. Ю. Математическое моделирование алгоритмов управления и электромагнитных процессов в СГПТ. / Жораев Т.Ю., Харитонов С. А. // Изд-во НГТУ, «Актуальные проблемы электронного приборостроения. 7-я международная конференция», 2004 г., т. 6. - С. 3-9.

3. Жораев Т. Ю. Поиск минимума разрядности ЦОС управления АИН при заданных показателях качества энергии. / Жораев Т. Ю., Хлебников А. С. // АПЭП-2006, VIII международная конференция. - С. 74.

4. Жораев Т.Ю., Обобщенный метод симметричных составляющих и методика их выделения с помощью цифрового фазовращающего фильтра. / Жораев Т. Ю., Харитонов С.А. // Научный вестник НГТУ. №1(34), Новосибирск, НГТУ, 2009. - С. 191-203

5. Zhoraev Т. J. A principle of Calculation Dynamic and static Power Losses with Hard-Switching IGBT. / Kharitonov S. A., Zhoraev T. J.// 6-th International workshop. EDM-2005, session 11, July, pp. 147-149. [Метод вычисления динамических и статических потерь в преобразователе с IGBT.]

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованных источников, восьми приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Проведённые исследования автономного инвертора напряжения с нулевым проводом в составе СГЭЭ при работе на LC-фильтр с несимметричной нагрузой позволили получить в диссертационной работе следующие основные результаты.

1. Получена передаточная функция для dq-преобразования, с использованием которой выведено выражение в операторной форме для выходного напряжения АИН в составе системы генерирования электрической энергии. Выражение характеризует замкнутую систему регулирования «инвертор-LC-фильтр-нагрузка-регулятор» с использованием dq-преобразования. Полученная передаточная функция линеаризированной системы позволяет определить с использованием её полюсов область устойчивости замкнутой САР. Показано, что часть полученной передаточной функции dq-преобразования является пропорционально-резонансным регулятором.

Проведены исследования устойчивости замкнутой системы регулирования, построены годографы при варьировании параметров силовой схемы и системы управления, а также определены области устойчивости, исходя из ограничений на значения полюсов передаточной функции.

Исследованы замкнутые САР с применением пропорционально-резонансного регулирования для компенсации гармоник в токе инвертора, создаваемых эффектом мёртвого времени. Предложены способы построения регуляторов, обеспечивающие устойчивость работы при использовании выходного LC-фильтра.

Показано, что с применением пропорционально-резонансного регулирования возможно подавление нулевой последовательности в выходном напряжении системы генерирования при наличии нулевого провода. Рассмотрен способ построения систем с пофазным регулированием, который используется для астатического управления однофазным инвертором.

2. Приведена методика разделения симметричных последовательностей, включающая способ разделения как в «ABG» так и в «оф» координатах. Показано, что реализация разделения последовательностей в «ар» координатах позволяет экономить вычислительные ресурсы.

Синтезирована замкнутая система регулирования по симметричным последовательностям АИН в составе СГЭЭ, при этом обеспечивается астатизм регулирования по прямой, обратной и нулевой последовательностям напряжения на нагрузке. Выполняются требования по симметрии напряжения нагрузки в широком диапазоне её изменения — от холостого хода до номинальной.

Представлен способ, использующий блок фазовращателя для пофазного регулирования с использованием dq-преобразования, и его применение для астатического управления однофазным инвертором.

Предложен алгоритм управления, позволяющий в аварийных режимах осуществлять независимый переход из режима источника напряжения в режим источника тока (и наоборот) для отдельных фаз.

3. Синтезирован специальный цифровой фильтр, обеспечивающий требуемый поворот фазы сигнала на заданной частоте с заданной амплитудой. Структура фильтра и значения его коэффициентов легли в основу практической реализации системы управления' инвертором с раздельным регулированием по симметричным последовательностям и пофазным регулированием с переходами режимов «источник напряжения - источник тока».

Реализован цифровой пропорционально-резонансный регулятор в однофазном варианте без использования арифметики комплексных чисел, что позволяет использовать этот регулятор для построения раздельного регулирования по фазам, и, тем самым, обеспечить подавление симметричных компонент или гармоник в эффекте мёртвого времени. Выведены формулы для расчёта коэффициентов цифрового фильтра, которым является пропорционально-резонансный регулятор. Полученный цифровой фильтр использован в качестве элемента замкнутой системы управления по напряжению нагрузки. Показано, что использование цепи из нескольких ПР-регуляторов позволяет добиться подавления целого ряда гармоник, при этом обеспечивается устойчивость САР при работе с LC-фильтром.

4. Алгоритмы управления с использованием разделения последовательностей и пропорционально-резонансного регулирования как по основной гармонике, так и по высокочастотным составляющим, были реализованы и апробированы на экспериментальном лабораторном образце. Экспериментально подтверждено обеспечение астатизма регулирования по прямой, обратной и нулевой последовательностям и подавление определённых гармоник, создаваемых эффектом мёртвого времени и другими возмущающими факторами.

1. Баховцев И. А. Разработка энергооптимальных способов управления автономными инверторами напряжения и их микропроцессорная реализация // Диссертация на соискание учёной степени к.т.н. Новосибирск: НГТУ, 1998.

2. Н.И. Бородин, С.А. Харитонов. Структурная схема САР преобразователемчастоты при векторном управлении для несимметричной и симметричной нагрузки.

3. Волков И.К., Канатиков А.Н. Интегральные преобразования и операционноеисчисление: Учеб. Для вузов. 2-е изд. / Под ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко. М.: Мзд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, - 228с. (Сер. Математика в техническом университете; вып. XI).

4. Вольдек А. И. Электрические машины. Учебник для студентов ВТУЗов. — 3е изд., перераб. — JL: Энергия, 1978. 832с.

5. Воронов B.C. Показатели устойчивости и качества робастных систем управления. Изв. РАН. Теория и системы управления. 1995. №6.

6. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. — М.: 2001.— 864 с.

7. Давыдов Анатолий Васильевич. Персональный сайт, конспект лекций, Тема10: ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГИЛЬБЕРТА, http://prodav.narod.ru.

8. Грабовецкий Г.В., Харитонов С.А., Подъяков Е.А., Семенов Ю.Е. и др. Результаты разработки НПЧ с ЕК для систем электроснабжения переменного тока стабильной частоты. Межвуз. сб. Преобразовательная техника. -Новосибирск: НЭТИ, 1979, С. 3-15.

9. ГОСТ 19705-89. Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования и нормы качества электроэнергии.

10. ГОСТ 23875-88. Качество электрической энергии. Термины и определения.

11. Дьяконов. В. П. Maple 7: учебный курс. Издательство: Питер, декабрь 2001,672 с.

12. Жораев Т. Ю., Харитонов С. А. и др. Математическое моделирование алгоритмов управления и электромагнитных процессов в СГПТ. Изд-во НГТУ, «Актуальные проблемы электронного приборостроения. 7-я международная конференция», 2004 г., т. 6. С. 3-9.

13. Жораев Т.Ю., Харитонов С.А. Обобщенный метод симметричных составляющих и методика их выделения с помощью цифрового фазовращаю-щего фильтра. Научный вестник НГТУ. №1(34), Новосибирск, НГТУ, 2009, С. 191-203.

14. Жораев Т. Ю. Харитонов С. А. Применение преобразования Гильберта в системах электроснабжения с полупроводниковыми преобразователями частоты. XXV Межрегиональная НТК. Срепуховский ВИРВ, 2006 г., С. 109

15. Жораев Т. Ю., Хлебников А. С. Поиск минимума разрядности ЦОС управления АИН при заданных показателях качества энергии. АПЭП-2006, VIII международная конференция С. 74.

16. Злочевский В. С. Системы электроснабжения пассажирских самолётов. М.:1. Машиностроение, 1971.

17. Каштанов Р. П., Кулиш А. К., Чехет Э. М. Тиристорные преобразователичастоты с искусственной коммутацией. Киев, «Техшка», 1979.

18. Коробейников Б.А. Фильтр симметричных составляющих электрическогосигнала. Патент RU 2159939. Куб ГТУ.

19. Костенко М. П., JI. М. Пиотровский. Электрические машины. Часть вторая.

20. Машины переменного тока. Издание второе. Издательство «Энергия», М.: 1965.

21. Мазур Р.А., Соседка B.JL. Способ широтно-импульсного управления силовыми ключами автономного инвертора напряжения векторного асинхронного электроипривода. http://www.syscontrol.com.ua

22. Макаров В. А. Выходные фильтры автономного инвертора напряжения работающего на нелинейную нагрузку. Техшчна Електродинамика, Тематический выпуск. Силовая Электроника и Энергоэффективность. Часть 4. Киев-2005.

23. Мерабишвили П. Ф., Ярошенко Е. М. Нестационарные электромагнитныепроцессы в системях с вентилями. Кишинёв: «Штиница», 1980. 208'с.

24. Нейман JI. Р., Демирчан К. С., Коровкин Н. В., Чечурин В. JL Теоретические основы электротехники. Том 1. 4-е изд. - СПб.: Питер, 2003. — 463с.

25. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов.-СПб.: Питер, 2003.-608 с.

26. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: Академия, 2006. 265с.

27. Стенников А.А. Автономные системы генерирования электрической энергии переменного тока с асинхронным генератором. Материалы научно-технической конференции "Информатика и проблемы телекоммуникации", Новосибирск, 1999, С. 51-52.

28. Харитонов С.А. Бородин Н.И. Анализ электромагнитных процессов в системе «магнитоэлектрический генератор-цикл оконвертор». Научный вестник НГТУ, Новосибирск, 2003. №1 (14). С. 113-150.

29. Цыпкин Я. 3. Основы теории автоматических систем. Главная редакцияфизико-математической литературы изд-ва «Наука», М., 1977, 560 с.

30. Электрооборудование летательных аппаратов: учебник для вузов. В двухтомах / под редакцией С. А. Грузакова. М.: Издательство МЭИ, 2005. Том 1. Системы электроснабжения летательных аппаратов. - 2005. — 568 с.

31. Эпштейн И. И. "Автоматизированный электропривод переменного тока".

32. М.: Энергоиздат, 1982 192 с.

33. Эпштейн И. И., Кривицкий С. О. "Динамика частотно регулируемыхэлектроприводов с автономными инверторами". М.: Энергия, 1970.

34. Юхнин М. М., Брованов С. В., Мартинович М. В., Терновой О. А. Системагенерирования электрической энергии переменного тока. Преобразовательная техника: Межвуз. сб. науч. тр. под ред. Г. В. Грабовецкого: НГТУ-Новосибирск, 1993 146с.

35. Aller J.M., Bueno A., Paga Т., Restrepo J.A., Guzman V.M., Gimenez M.I.

36. Space vector applications in power systems. "Devices, Circuits and Systems", 2000. Proceedings of the 2000 Third IEEE International Caracas Conference on Volume , Issue , 2000 pp. P78/1 P78/6.

37. Allmeling Jost. A Control Structure for Fast Harmonics Compensation in Active

38. Filters. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 19, NO. 2, MARCH 2004. pp. 508-514.

39. Arman Roshan, Rolando Burgos, Andrew C. Baisden, Fred Wang and Dushan

40. Boroyevich. A D-Q Frame Controller for a Full-Bridge Single Phase Inverter Used in Small Distributed Power Generation Systems. Applied Power Electronics Conference, APEC 2007 Twenty Second Annual IEEE. Feb. 25 2007-March 1 2007. pp. 641-647.

41. Ben-Brahim Lazhar. On the Compensation of Dead Time and Zero-Current

42. Crossing for a PWM-Inverter-Controlled AC Servo Drive. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 51, NO. 5, OCTOBER 2004. pp. 1113-1117.

43. Burany N., "Safe control of 4quadrant switches," in Proc. IAS'89, 1989,pp. 1190-1194.

44. Chiasson John N., McKenzie Keith J. A Unified Approach to Solving the Harmonic Elimination Equations in Multilevel Converters. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 19, NO. 2, MARCH 2004. pp. 478-490.

45. Casadei D., Grandi G., Serra G., and Tani A., "Space vector control of matrixconverters with unity input power factor and sinusoidal input/output waveforms," in Proc. EPE'93, vol. 7, 1993, pp. 170-175.

46. Casadei D., Nielsen P., G. Serra, and A. Tani, "Evaluation of the input currentquality by three different modulation strategies for SVM controlled matrix converters under input voltage unbalance," in Proc. PEDES'96, vol. 2, 1996, pp. 794-800.

47. Casadei D., Serra G., and Tani A., "Reduction of the input current harmoniccontent in matrix converters under input/output unbalance," IEEETrans. Ind. Electron., vol. 45, June 1998, pp. 401-411.

48. Casadei D., Serra G., and Tani A. Reduction of the input current harmonic content in matrix converter under input/output unbalance. In Proc. IECON'95, vol. 1, 1995, pp. 457-462.

49. Chiasson John N., McKenzie Keith J. A Complete Solution to the Harmonic

50. Elimination Problem. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 19, NO. 2, MARCH 2004. pp. 491-499.

51. Christian Klumpner. Short Term Braking Capability During Power Interruptionsfor Integrated Matrix Converter-Motor Drives. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 19, NO. 2, MARCH 2004, pp. 303-311.

52. Choi Sewan. A New Active Interphase Reactor for 12-pulse Rectifiers Provides

53. Clean Power Utility Interface. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL 32, NO 6, NOVEMBEmECEMBER 1996. pp. 13041311.

54. Clarke Edith, Circuit Analysis of AC Power Systems, Volume I. 2 Volumes.1. New York: Viriley, 1943.

55. Czarnecki Leszek S. On Some Misinterpretations of the Instantaneous Reactive

56. Power p-q Theory. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 19, NO. 3, MAY 2004. pp. 828-829.

57. Depenbrock Manfred, Staudt Volker, Wrede Holger. Theoretical Investigation of

58. Original and Modified Instantaneous Power Theory Applied to Four-Wire Systems. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 39, NO. 4, JULY/AUGUST 2003. pp. 1160-1167.

59. Hadiouche Djafar, Baghli Lotfi. Space-Vector PWM Techniques for Dual Three

60. Phase AC Machine: Analysis, Performance Evaluation, and DSP Implementation. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 42, NO. 4, JULY/AUGUST 2006. pp. 1112-1122.

61. Hong-Seok Song, In-Won Joo, Kwanghee Nam. Source Voltage Sensorless Estimation Scheme for PWM Rectifiers Under Unbalanced Conditions. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 50, NO. 6, DECEMBER 2003. pp. 1238-1245.

62. Infineon. CIPOS™ Family Control integrated Power System.

63. Jong-Woo Choi, Seung-Кл Sul. Inverter Output Voltage Synthesis Using Novel

64. Dead Time Compensation. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 11, NO. 2, MARCH 1996. pp. 221-227.

65. Kataoka, Т.; Ishizuka, Т.; Nezu, K.; Sato, Y.; Yamaguchi, H. Power Electronicsand Variable Speed Drives, 1996. Sixth International Conference on (Conf. Publ. No. 429) Volume , Issue , 23-25 Sept. 1996 pp. 519 524.

66. Kotsopoulos Andrew. A New Soft-Switched, Thyristor-Based, Regenerative,

67. Quasi-Resonant, Current Regulated Inverter. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL 32, NO. 2, MARCWAPRIL 1996. pp. 308-315.

68. Lars Helle, Kim B. Larsen, Evaluation of Modulation Schemes for Three-Phaseto Three-Phase Matrix Converters. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 51, NO: 1, FEBRUARY 2004, pp. 158-171.

69. Lawrance B. William and Mielczarski Wladyslaw. Harmonic Current Reductionin a Three-phase Diode Bridge Rectifier. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 39, NO. 6, DECEMBER 1992. pp. 571-576.

70. Lee Sang-Joon, Kim Hyosung, Blaabjerg Frede. A Novel Control Algorithm for

71. Static Series Compensators by Use of PQR Instantaneous Power Theory. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 19, NO. 3, MAY 2004. pp. 814-827.

72. Lipo Т. A., Munoz A. R. On-Line Dead-Time Compensation Technique for

73. Open-Loop PWM-VSI Drives. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 14, NO. 4, JULY 1999. pp. 683-689.

74. Lipo T. A., Hava, A. M., Kerkman R. J. "A high performance generalized discontinuous PWM algorithm," in Proc. PEC'97, vol. 2, 1997, pp. 886-894.

75. Lipo T. A., Hava A. M., Kerkman R. J. "Simple analytical and graphical methods for carrier-based PWM-VSI drives," IEEE Trans. Power Electron., vol. 14, Jan. 1999, pp. 49-61.

76. Lipo T. A., Sinha Gautman. A Four Level Rectifier-Inverter System for Drive

77. Applications. IEEElndustry Applicafions Magazine a lanuary/February 1998. pp. 66-74.

78. Liserre Marco, Blaabjerg Frede, Hansen Steffan. Design and Control of an LCL

79. Filter-Based Three-Phase Active Rectifier. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 41, NO. 5, SEPTEMBER/OCTOBER 2005. pp. 1281-1291.

80. Liserre Marco, Dell'Aquila Antonio, Blaabjerg Frede. Genetic Algorithm-Based

81. Design of the Active Damping for an LCL-Filter Three-Phase Active Rectifier. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 19, NO. 1, JANUARY 2004. pp. 76-86.

82. Mahlein J. and Braun M., "A matrix converter without diode clamped overvoltage protection," in Proc. PIEMC'00, vol. 2, 2000, pp. 817-822.

83. Makoto Saitou, Toshiba Shimuzu. Generalized Theory of Instantaneous Activeand Reactive Powers in Single-phase Circuits based on Hilbert Transform.

84. Power Electronics Specialists Conference, 2002. pesc 02. 2002 IEEE 33rd Annual Volume 3, 23-27 June 2002 vol.3, pp. 1419 1424.

85. Martin Bojrup, Per Karlsson, Mats Alaktila, Lars Gertmar. A Multiple Rotating1.tegrator Controller for Active Filters, http://www.iea.lth.se

86. Mattavelli Paolo. A Closed-Loop Selective Harmonic Compensation for Active

87. Filters. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 37, NO. 1, JANUARY/FEBRUARY 2001. pp. 81-89.

88. Mielczarski Wladyslaw. Harmonic Current Reduction in Three-Phase Bridge

89. Rectifier Circuits Using Controlled Current Injection. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 44, NO. 5, OCTOBER 1997. pp. 604-611.

90. MIL-STD-461E. Reqirements for the control of electromagnetic interferencecharacteristics of subsystems and equipment. Department of defence interface standard. 20 aug. 1999.

91. MIL-STD-704. Aircraft electric power characteristics. Department of defenceinterface standard. 12 march 2004.

92. Milosevic Mirjana. Decoupling Control of d and q Current Components in

93. Three-Phase Voltage Source Inverter. www.eeh.ee.ethz.cli/downIoads/psl/ publications/milosevicdecouplingcontrol.pdf

94. Mitsubishi Electric, The 5th Generation IGBT Modules & IPM Modules Application Notes.

95. Mohapatra Krushna K. Harmonic Elimination and Suppression Scheme for an

96. Open-End Winding Induction Motor Drive. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 50, NO. 6, DECEMBER 2003. pp. 1187-1198.

97. Moreira Cleumar S., Freire Raimundo C. S. FPGA-Based SVPWM Trigger Generator for a 341 Voltage Source Inverter. Instrumentation and Measurement Technology Conference, 2000. IMTC 2000. Procefngs of the 17th IEEE Volume 1, Issue , 2000 vol.1 pp. 174 178.

98. Nahum Zmood Daniel, Grahame Holmes Donald. Stationary Frame Current

99. Regulation of PWM Inverters With Zero Steady-State Error. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 18, NO. 3, MAY 2003. pp. 814-822.

100. Namho Hur, Kwanghee Nam, Sangchul Won. A Two-Degrees-of-Freedom Current Control Scheme for Deadtime Compensation. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 47, NO. 3, JUNE 2000, pp. 557564.

101. Ngandui Eloi, Olivier Guy. DC Harmonic Distortion Minimization of Thyristor

102. Converters Under Unbalanced Voltage Supply Using Asymmetrical Firing Angle. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 12, NO. 2, MARCH 1997. pp. 332-342.

103. Neft C. L.and Shauder C. D., "Theory and design of a 30-hp matrix converter,"

104. EE Trans. Ind. Applicat., vol. 28, pp. 546-551, May/June 1992.

105. Nielsen P., "The matrix converter for an induction motor drive," Ph.D. dissertation, Inst. Energy Technol., Aalborg Univ., Aalborg East, Denmark, 1996.

106. Nielsen P., Blaabjerg F., and Pedersen J. K., "New protection issues of a matrixconverter—design considerations for adjustable speed drives," IEEE Trans. Ind. Applicat, Sept./Oct. 1999, pp. 1150-1161.

107. Nielsen P., Blaabjerg F., and Pedersen J. K., "Space vector modulated matrixconverter with minimized number of switchingsand a feedforward compensation of input voltage unbalance," in Proc. PEDES'96, vol. 2, 1996, pp. 833839.

108. Nielsen P., Klumpner C., Boldea I., and Blaabjerg F., "A new Matrix Converter

109. Motor (MCM) for industry applications," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 49, Apr. 2002, pp. 325-335.

110. Ojo Olorunfemi, PWM-VSI Inverter-Assisted Stand-Alone Dual Stator Winding1.duction Generator. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY

111. APPLICATIONS, VOL. 36, NO. 6, NOVEMBER/DECEMBER 2000. pp. 1604-1611.

112. Ooi B. and Kazerani M., "Elimination of the waveform distortions in the voltage-source-converter type matrix converter," in Conf. Rec. IEEE-IAS Annu. Meeting, vol. 3, 1995, pp. 2500-2504.

113. Pan C., Chen Т., and Shieh J., "A zero switching loss matrix converter," Proc.

114. EE PESC'93, pp. 545-550, 1993.

115. Park In Gyu. A Thyristor-Controlled Static Condenser With the Double-Firing

116. Phase Control. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 33, NO. 6, NOVEMBER/DECEMBER 1997. pp. 1594-1600.

117. Park In Gyu. A Thyristor Phase-Controlled Voltage-Source Converter with Bidirectional Power Flow Capability. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 34, NO. 5, SEPTEMBER/OCTOBER 1998. pp. 1147-1155.

118. Park R. H. Two-Reaction Theory of Synchinous Machines. Generalised Methodof Analysis Part I. vol. 48. Winter Convention of the A. I. E. E., New York, N. Y., Jan. 28 - Feb 1. 1929, pp. 716-727.

119. Sewan Choi. New Pulse Multiplication Technique Based on Six-Pulse Thyristor

120. Converters for High-Power Applications. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 38, NO. 1, JANUARY/FEBRUARY 2002. pp. 131-136.

121. Takeshita Takaharu. Current Waveform Control of PWM Converter System for

122. Harmonic Suppression on Distribution System. IEEE TRANSACTIONS ON

123. DUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 50, NO. 6, DECEMBER 2003. pp. 1134-1139.

124. Tanaka Toshihiko. A New Method of Damping Harmonic Resonance at the DC1.nk in Large-Capacity Rectifier-Inverter Systems Using a Novel Regenerating Scheme. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 38, NO. 4, JULY/AUGUST 2002. pp. 1131-1138.

125. Venturini M. G. B. and A. Alesina. "Analysis and design of optimumamplitudenine-switch direct AC-AC converters," IEEE Trans. Power Electron., vol. 4, Jan. 1989., pp. 101-112

126. Venturini M. G. В., and Alesina A., "The generalized transformer: a new bidirectional sinusoidal waveform frequency converter with continuously adjustable input power factor," inProc. PESC'80, 1980, pp. 237-247.

127. Villava M.G. 3D Space Vector PWM for Three-Leg Four-Wire Voltage Source1.verters. 2004 35-th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 3946-3951.

128. Weidenbrug Richard, Dawson Francis P. New Synchronization Method for Thyristor Power Converters to Weak AC-Systems, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 40, NO. 5, OCTOBER 1993. pp. 505-511.

129. Wheeler P. W. and Grant D. A., "A low loss matrix converter for AC variablespeed drives," in Proc. EPE Conf., vol. 5, 1993, pp. 27-32.

130. Wu Jia, Lee Fred C., Boroyevich Dushan, Dai Heping, Xing Kun, Dengming

131. Peng. A 100 kW High-Performance PWM Rectifier With a ZCT SoftSwitching Technique. IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 18, NO. 6, NOVEMBER 2003. pp. 1302-1308.

132. Zhang Biao, He J.H., Bo Z.Q., Caunce B.R.J., Klimek, A. Transient Directional

133. Protection Based on the Transformation of Positive Sequence Component. Universities Power Engineering Conference, 2006. UPEC apos;06. Proceedings of the 41st International Volume 3, Issue , 6-8 Sept. 2006 pp. 828 831.

134. Zargari Navid R. A Multilevel Thyristor Rectifier with Improved Power Factor

135. Navid. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. 33, NO. 5, SEPTEMBER/OCTOBER 1997. pp. 1208-1213.

136. Zhang; Richard S. Control of single-phase power converter in D-Q rotatingcoordinates. United States Patent 6,621,252. September 16, 2003.

137. Zhiling Qiu, Hongyan Zhang and Guozhu Chen. Study and Design of Noninductive Bus bar for high power switching converter. Power Electronics and Motion Control Conference, 2006. IPEMC 2006. CEStfEEE 5th International Volume 2, 14-16 Aug. 2006 pp. 1 4

138. Ziegler M. and Hofmann W., "Semi natural two steps commutation strategy formatrix converters," in Proc. PESC'98, 1998, pp. 727-731.

139. Zhoraev T. J., Kharitonov S. A. A principle of Calculation Dynamic and static

140. Power Losses with Hard-Switching IGBT. 6-th International workshop. EDM-2005, session 11, July, pp. 147-149.