Автореферат (Методы повышения эффективности трехфазных транзисторных централизованных преобразователей частоты для систем электроснабжения летательных аппаратов), страница 4

Результаты моделирования работы инвертора в режиме МШИМ-СТ: а) выходные напряжения мостовыхкоммутаторов; б) напряжение на входе силового фильтра и выходное напряжениеТаким образом, предложенная реализация схемы управления на основе микроконтроллерапозволяет повысить скорость и точность управления и регулирования, а также снизить затратына проектирование.

Кроме того, анализ результатов моделирования показал, что формированиенапряжения по методу многоуровневой ШИМ–СТ на границах диапазона регулирования дажепримаксимальнойтактовойчастотевыполняетсямикроконтроллера.21напределебыстродействияНесмотря на то, что метод многоуровневого ШИР–КД требует решения системынелинейных уравнений метода селективного исключения гармоник для нахождения координатцентров импульсов и отношения амплитуд ступенек, регулирование многоуровневогоимпульсного напряжения на входе силового фильтра реализуется линейным изменениемдлительности одновременно всех импульсов.Структурная схема преобразователя частоты представлена на рис.

18 и содержит звенопостоянного тока (ЗПТ), три однофазных многоуровневых инвертора (МИ), нагрузку каждойфазы (Н).Рис. 18. Структурная схема преобразователя частотыПри управлении одной фазой инвертора в режиме многоуровневого широтно-импульсногорегулирования длительности всех импульсов изменяются на одну и ту же величину взависимости от результата сравнения текущего и номинального значений АЦП. Расчет новыхдлительностей импульса и паузы происходит один раз за период, что, в отличие отрассмотренного метода многоуровневой ступенчатой широтно-импульсной модуляции,позволяет осуществлять регулирование в достаточно широком диапазоне при относительнонебольшой тактовой частоте микроконтроллера.Доказана работоспособность предложенного алгоритма (рис. 19) цифрового управленияинвертором преобразователя частоты в режиме многоуровневого кодового широтноимпульсногонапряжениярегулирования,вширокомпозволяющегодиапазонеприосуществлятьотносительнорегулированиенебольшойвыходноготактовойчастотемикроконтроллера.

Создана программа для управления микропроцессором, работа которойбыла проверена при компьютерном моделировании.Разработано схемотехническое решение схемы управления на основе микропроцессора.Модель трехфазного инвертора представлена на рис. 20. Временные диаграммы сигналовуправления в номинальном режиме показаны на рис. 21.22НачалоВвод начальныхзначений угловпереключения, АЦПИнициализациия регистровпортов, АЦП, таймераВвод начальногономера тактаНачалополупериода?НЕТДАСброс номера такта доначального значенияДАЗначение АЦП равнономинальному?НЕТРасчет поправочногокоэффициентаРасчет значениядлительностейимпульса/паузыЗапуск таймераПрисвоение значениятаймеруНЕТДАОпределение уровнянапряженияВторойПереключениевыходных портовRD0 И RD1Переключениевыходных портовRB2 И RB3ПервыйПервыйДАНЕТПоложительныйполупериод?Переключениевыходных портовRB0 И RB1Текущее время равночетверти периода?Определение уровнянапряженияСнятие значенияс АЦПИнкрементномера тактаВторойПереключениевыходных портовRD2 И RD3Прерывание?НЕТДАРис.

19. Алгоритм управления инвертором преобразователя частоты в режиме многоуровневого кодовогоширотно-импульсного регулирования23Рис. 20. Модель трехфазного инвертораРис. 21. Временные диаграммы сигналов управления в номинальном режимеВременные диаграммы выходных напряжений мостовых коммутаторов в номинальномрежиме приведены на рис. 22, а временные диаграммы напряжений на входе силовых фильтрови выходных напряжений каждой фазы в номинальном режиме – на рис. 23. Спектральныйсостав напряжения на входе силового фильтра показан на рис.

24.24Рис. 22. Временные диаграммы выходных напряжений мостовых коммутаторов в номинальном режимеРис. 23. Временные диаграммы напряжений на входе силовых фильтров и выходных напряжений каждой фазы вноминальном режиме25Рис. 24. Спектральный состав импульсного напряжения на входе силового фильтраРезультаты моделирования подтвердили результаты синтеза импульсных напряжений пометодумногоуровневогокодовогоширотно-импульсногорегулирования,атакжеработоспособность предложенного алгоритма цифрового управления.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫВ ходе диссертационной работы были получены следующие научные и практическиерезультаты:1.

Проведен анализпреобразователейсуществующихчастотыисиловыхвыявленыкаскадов трехфазных транзисторныхструктурыотвечающиетребованиям,предъявляемым к преобразователям СЭС ЛА.2. Предложена методика оптимизации параметров по критерию минимума массытрехфазного транзисторного преобразователя частоты.3. Предложен новый алгоритм многоуровневого ШИР-КД формирования напряжений навходе силового фильтра преобразователя, позволяющий снизить массогабаритныепоказатели ТПЧ без значительного увеличения частоты коммутации силовых ключей.4. Предложены алгоритмы управления ключами узла рекуперации, обеспечивающиерекуперацию энергии от нагрузки и внутренних элементов преобразователя в сеть.5.

Получено логическое выражение для функции определения необходимости рекуперации.6. Разработаны схемотехнические решения управления рекуперацией энергии от нагрузкии внутренних компонентов преобразователя частоты в сеть.7. Разработан алгоритм управления трехфазным транзисторным преобразователем частотына основе цифрового микроконтроллера.8. Разработана компьютерная модель преобразователя частоты для анализа процессов вустановившихся и переходных режимах.

Проведенное моделирование позволилоподтвердить работоспособность предложенных алгоритмов управления.26ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ1.Аверин, С. В. Бортовой преобразователь частоты с рекуперацией энергии / С. В. Аверин,А. Н. Данилина, Ю. Г. Следков // Практическая силовая электроника. – 2013. – № 2 (18). –С. 13.2.Аверин, С. В. Моделирование процессов в трехфазных транзисторных инверторах привозникновении межфазных коротких замыканий / С. В. Аверин, Т.

В. Анисимова, А. Н.Данилина, В. С. Коняхин, В. В. Крючков, Ю. Г. Следков // Практическая силоваяэлектроника. – 2011. – № 3 (43). – С. 21.3.Аверин, С. В. Синтез ступенчатых выходных напряжений с улучшенным спектральнымсоставом инверторов систем электроснабжения ЛА / С. В. Аверин, Т. В. Анисимова, А. Н.Данилина, В. В. Крючков // Вестник МАИ. – 2010. – № 5 (17) – С. 103.4.Аверин, С. В. Сравнение способов оптимальной минимизации коэффициента гармоник иисключения гармоник с регулированием напряжения для инверторов с многоуровневымвыходным напряжением / С.

В. Аверин, Т. В. Анисимова, А. Н. Данилина, В. В. Крючков,Ю. Г. Следков // Практическая силовая электроника. – 2010. – № 1 (37). – С. 19.5.Анисимова, Т. В. Многоуровневые инверторы для систем электроснабжения ЛА / Т. В.Анисимова, А. Н. Данилина // Труды конференции «Научно-технические проблемыэлектропитания». – Москва, 2011 г.6.Данилина А. Н. Рекуперативный транзисторный преобразователь частоты для системэлектроснабжения ЛА / А. Н.

Данилина // Сборник тезисов 11-ой международной«Авиация и космонавтика - 2012». – Москва, 2012 г.27.