Энергоэффективные полупроводниковые преобразователи с возможностью двустороннего обмена энергией

Активный выпрямитель напряжения (АВН) представляет собой автономный инвертор напряжения, выполненный на силовых ключах с обратными диодами и обращенный на сторону сети переменного тока, который обеспечивает двунаправленный обмен энергии между питающей сетью и потребителем. Наиболее распространенными способами управления АВН являются синусоидальная широтно-импульсная модуляция и векторное управление с преобразованием координат.

Для достижения энергетической эффективности систем с трехфазными АВН на систему управления трехфазным АВН возлагается ряд задач, решение которых связано с необходимостью нахождения фазы или фазовой синхронизацией. Одной из таких задач является коррекция коэффициента мощности, осуществляемая за счет формирования сигнала задания синусоидальной формы, синфазного с напряжением в фазе питающей сети для контура тока системы управления АВН. В связи с этим, в информационной подсистеме преобразователя необходимо обеспечивать фазовую автоподстройку частоты (ФАПЧ) для синхронизации с фазой и частотой первой гармоники фазового напряжения. С учетом неидеального характера питающей сети, критерием для выбора полосы пропускания на выходе ФАПЧ в системе управления АВН должно быть отсутствие высших гармоник тока, превышающих требования ГОСТ.

Был разработан метод синтеза непрерывной и дискретной ФАПЧ систем для системы управления активными выпрямителями напряжения. Гармонический состав входного сигнала (uс) и выходного сигнала аналоговой (ug) и дискретной (ugm) ФАПЧ приведены в виде гистограммы. Применение систем ФАПЧ, синтезированной с использованием формализма пространства состояний, в системе управления АВН позволяет осуществить компенсацию реактивной составляющей мощности и корректировать форму тока в фазах питающей сети. Синтезированная система ФАПЧ способна подавлять высшие гармоники входного сигнала при полосе пропускания 50 рад/с и меньше.