Mathematical Model of Semiconductor Converter With Five-Zone Regulation of the Output Voltage and Electromechanical Load

Abstract

Каф. «Теоретична електротехніка», Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», пр-т Перемоги, 37, Київ, Україна, 03056, тел./факс + 38 (098) МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА З П'ЯТИЗОННИМ РЕГУЛЮВАННЯМ ВИХІДНОЇ НАПРУГИ ТА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИМ НАВАНТАЖЕННЯММета. Робота спрямована на дослідження виконання аналізу електромагнітних процесів в електричних колах із напівпровідниковими комутаторами. Необхідно розробити нові математичні моделі та визначити функції та алгоритми рівнянь для аналізу усталених та перехідних процесів в електричних колах змінної структури. Також передбачається дослідити математичні моделі з напівпровідниковими комутаторами та ланками, в яких виникають синусоїдні, постійні й імпульсні напруги. Методика. Для досягнення поставле-ної мети була створена математична модель напівпровідникового перетворювача з електромеханічним нава-нтаженням. Показано, що поява нелінійних елементів суттєво ускладнює задачі розрахунку та дослідження виникаючих у колах електромагнітних процесів. Найбільші ускладнення з'являються у колах змінної струк-тури, в ланках яких виникають синусоїдні, постійні та імпульсні струми під дією відповідних напруг. Результати. Розроблено нові математичні моделі електромагнітних процесів у трифазних електричних ко-лах напівпровідникових перетворювачів із багатоканальним зонним регулюванням фазних напруг (без ура-хування енергетичних втрат у напівпровідникових комутаторах) для швидкої оцінки впливу параметрів на-вантаження на рівень та форму вихідної напруги. Наукова новизна. Розвинуто метод багатопараметричних функцій, які входять до алгоритмічних рівнянь аналізу усталених та перехідних процесів у розгалужених електричних колах із напівпровідниковими комутаторами та реактивними елементами, в напрямку враху-вання особливостей використання фазних напруг мережі електроживлення. Обґрунтовано, що використання методу багатопараметричних модулюючих функцій в електричних колах змінної структури є доцільним, якщо в їх ланках не більше трьох незалежних реактивних елементів. Розроблено нову математичну модель усталених і перехідних процесів в електричних колах напівпровідникових перетворювачів модуляційного типу з багатоканальним зонним використанням фазних напруг трифазної мережі живлення. При цьому втра-ти електроенергії у комутаторах не враховувались. Така математична модель була розроблена для швидкої оцінки впливу параметрів навантаження на характеристики регульованих синусоїдних та постійних напруг. Практична значимість. Створено нові схемотехнічні рішення напівпровідникових комутаторів із високо-частотним широтноімпульсним регулюванням вихідної напруги при зміні параметрів навантаження в широ-ких межах. Це дозволило підвищити швидкодію електротехнологічних систем. Розроблено методики підви-щення швидкості регулювання та визначення енергоефективних режимних параметрів напівпровідникових комутаторів електротехнологічних систем. Розроблено нові методики аналізу усталених та перехідних про-цесів в електричних колах напівпровідникових перетворю...