По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621

Быстродействующие модели систем с генераторами переменного тока и модульными многоуровневыми преобразователями частоты

Григорян А.С. инженер, ПАО «Силовые машины», г. Санкт-Петербург

Разработаны модели установок с генераторами переменного тока и модульными многоуровневыми преобразователями частоты по методологии расчета систем по взаимосвязанным подсистемам. Проведено сравнение модульного многоуровневого преобразователя с каскадным преобразователем частоты.

Литература:

1. M. Wang, Y. Hu, W. Zhao, Y. Wang and G. Chen. Application of modular multilevel conver ter in medium voltage high power permanent magnet synchronous generator wind energy conversion systems / IET Renewable Power Generation, 2016, vol. 10, no. 6, pp. 824-833.

2. C. L. Su, K. L. Lin and C. J. Chen. Power Flow and Generator-Converter S chemes Studies in Ship MVDC Distribution Systems / IEEE Transactions on Industry Applications, 2016, vol. 52, no. 1, pp. 50-59.

3. Lesnicar, A., Marquardt, R. An innovative modular multilevel converter topology suitable for a wide power range / IEEE Bologna PowerTech Conf., Bologna, Italy, 2003, vol. 3, p. 1.

4. Narimani, M., Wu, B., Cheng, Z., et al. A new nested neutral pointc lamped (NNPC) converter for mediumvoltage (MV) power conversion / IEEE Trans. Power Electron., 2014, pp. 6375-6382.

5. Akagi, H. Classification, terminology, and application of the modular multilevel cascade converter (MMCC) / IEEE Trans. Power Electron., 2011, pp. 3119-3130.

6. M. Hagiwara, K. Nishimura and H. Akagi. A Medium-Voltage Motor Drive With a Modular Multilevel PWM Inverter / IEEE Transactions on Power Electronics, 2010, vol. 25, no. 7, pp. 1786-1799.

7. Lesnicar, A., Marquardt, R. An innovative modular multi-level converter topology for a wide power range / IEEE Power Tech Conference, Bologna, Italy, 2003, pp. 1-6.

8. Glushakov V.V., Grigoryan A.S., Pimenova I.A., Vorontsov A.G., Pronin M.V. High-speed Model of System with Modular Multilevel Inverter / ElCon 2017, St. Petersburg, Russia, pp. 844-848.

9. M.V. Pronin, A.S. Grigoryan, V.V. Glushakov, A.G. Vorontsov. High-speed models of systems with AC generators and modular multilevel converters / IECON-2017, Beijing, China, pp. 2534-2539.

10. Пронин М.В., Воронцов А.Г. Электромехатронные комплексы и их моделирование по взаимосвязанным подсистемам // СПб.: Ладога, 2017. - 220 с

Мощные автономные источники электроэнергии с генераторами переменного тока используются на электровозах, в ветроэлектрических установках (ВЭУ) [1], на судах [2] и на других объектах. Во многих системах частота вращения генераторов стабилизируется первичными источниками энергии – дизелями, турбинами. При этом обеспечиваются стандартные частоты напряжений генераторов 50 или 60 Гц. В ряде случаев частота вращения первичных источников переменная. В некоторых случаях первичные двигатели выполняются на повышенные частоты вращения, и если требуется на выходе формировать напряжения со стандартными параметрами, то используются полупроводниковые преобразователи.

При выполнении установок на повышенные напряжения применяются преобразователи частоты (ПЧ) различных типов – многоуровневые [3], с «плавающими» конденсаторами многотактно-многоуровневые [4], матричные [5] и др. В последние годы в ВЭУ, в электропередачах начинают использоваться модульные многоуровневые преобразователи ММП [1,7].

ММП имеют ряд преимуществ: возможность выполнения ПЧ без трансформаторов, распределение запаса энергии по многим транзисторно-конденсаторным ячейкам, возможность передачи электроэнергии по линии постоянного напряжения с естественной защитой от коротких замыканий.

Цель данной работы заключается в разработке технологии создания систем с ММП на основе создания моделей.

Схема ВЭУ с генератором переменного тока и ММП представлена на рис. 1. ВЭУ содержит асинхронный (или синхронный) генератор АГ (или СГ), модульные многоуровневые активный выпрямитель АВ и автономный инвертор АИ, сглаживающие дроссели Ld. В целом АВ и АИ представляют собой ММП.

Количество транзисторно-конденсаторных модулей, включенных последовательно в каждом плече АВ и АИ, определяется напряжением на входе и выходе ММП и параметрами элементной базы.

Математическое описание установки приведено в [8-10]. Построенные по этому описанию компьютерные модели имеют достаточную точность и обладают высоким быстродействием.

Для Цитирования:
Григорян А.С., Быстродействующие модели систем с генераторами переменного тока и модульными многоуровневыми преобразователями частоты. Электроцех. 2018;12.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: