Cинхронизация и симметрирование базовых напряжений силовых электронных преобразователей трансформаторного типа в зоне сверхмодуляции инверторов напряжения [Articol]

Abstract

В данной статье рассмотрены особенности синхронного регулирования инверторных блоков двух топологий фотопреобразовательных установок трансформаторного типа на базе двух и трех трехфазных инверторов напряжения, работающих в специфической зоне сверхмодуляции инверторов, характеризующейся повышенными, близкими к максимальным значениям, индексами модуляции инверторов. Показано, что, в случае двухдиапазонной стратегии управления инверторами в режиме сверхмодуляции, модифицированные алгоритмы синхронной векторной модуляции, включающие использование специализированных корректирующих коэффициентов для каждого поддиапазона зоны сверхмодуляции, позволяют обеспечить непрерывную синхронизацию и симметрию базовых форм напряжения на инверторных обмотках силового трансформатора фотопреобразовательных систем на протяжении всей зоны сверхмодуляции инверторов. Результаты моделирования процессов в системах подтверждают факт отсутствия в спектрах базовых напряжений анализируемых фотопреобразовательных устройств гармонических составляющих четного порядка и субгармоник (основной частоты фотопреобразовательных станций) на всем диапазоне двухэтапного регулирования инверторов в зоне сверхмодуляции. Подобное улучшение гармонического состава базовых напряжений приводит к снижению потерь и повышению эффективности функционирования фотопреобразовательных установок на базе инверторов с синхронной модуляцией, что особенно важно для систем повышенной мощности, характеризующихся относительно низкой частотой коммутации вентилей инверторных блоков.

This article discusses the features of the synchronous regulation of inverter blocks of two topologies of the transformer-based photovoltaic installations based on two and three three-phase voltage source inverters operating in a specific over-modulation zone characterized by increased, close to maximum values, modulation indices of inverters. It is shown that, in the case of a two-range inverter control strategy in the over-modulation mode, the modified algorithms of a synchronous pulse-width modulation, including the use of specialized correction coefficients for each sub-range of the over-modulation zone, allowed for the continuous synchronization and symmetry of the basic voltage waveforms on the inverter-side windings of the power transformer of photovoltaic systems throughout the entire inverter over-modulation zone. The results of modeling the processes in the systems confirm the fact of the absence of harmonic components of even-order and subharmonics (of the fundamental frequency of photovoltaic stations) in the spectra of the basic voltages of the analyzed photovoltaic installations over the entire range of two-stage regulation of inverters in the over-modulation zone. Such an improvement in the harmonic composition of the basic voltages leads to a decrease in losses and an increase in the efficiency of the functioning of photovoltaic installations based on inverters with synchronous modulation, which is especially important for high-power systems characterized by a relatively low switching frequency of the power switches of the inverters.