procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»10.35266/1999-7604-2023-2-46-58procyber-519Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИEngeneeringМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ С ПРОСТРАНСТВЕННО-ВЕКТОРНОЙ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙMATHEMATICAL SIMULATION OF FREQUENCY CONVERTER WITH SPACE VECTOR PULSE WIDTH MODULATIONhttps://orcid.org/0000-0001-6379-6825СаввинН. Ю.SavvinN. Yu.

кандидат технических наук, доцент

E-mail: n-savvin@mail.ru

Candidate of Sciences (Engineering), Docent

E-mail: n-savvin@mail.ru

ГарбузовД. Д.GarbuzovD. D.

магистрант

E-mail: BSTU-Belgorod@yandex.ru

Master’s Degree Student

E-mail: BSTU-Belgorod@yandex.ru

Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, БелгородРоссияBelgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, BelgorodRussian Federation2023060720232224658Copyright © Саввин Н.Ю., Гарбузов Д.Д., 20232023Саввин Н.Ю., Гарбузов Д.Д.Savvin N.Y., Garbuzov D.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/519

Представлены этапы разработки и построения математической модели полупро-водникового преобразователя частоты с пространственно-векторной широтно-импульсной модуляцией, включающей силовую цепь на основе силовых полупроводниковых элементов, в программной среде математического моделирования MATLAB/Simulink. Сформулированы основные принципы работы составляющих элементов модели и приведены расчетные данные для построения функциональной системы управления силовыми ключами преобразователя частоты на основании диаграмм переключения. По результатам моделирования получены осциллограммы фазных и линейных напряжений на нагрузке. Выявлены зависимости качества выходного напряжения от частоты широтно-импульсной модуляции, сформулированы основные преимущества использования пространственно-векторной широтно-импульсной модуляции при формировании синусоид выходного напряжения преобразователя частоты при работе на активно-индуктивную нагрузку, сделаны выводы о применимости векторного метода формирования выходного напряжения преобразователя частоты в промышленности.

The article presents the stages of developing and building a mathematical model for a semi-conductor frequency converter with space vector pulse width modulation, which consists of a power circuit made of power semiconductor elements. The mathematical simulation is performed in the MATLAB/Simulink soft-ware environment. The main principles of the model’s components performance are formulated. Using switching diagrams, calculated data for building a functional management system for the power keys of a frequency converter are presented. Based on the simulation results, oscillography records of phase and linear load voltages are obtained. Dependences of output voltage quality on the frequency of pulse width modulation are identified. The main advantages of using space vector pulse width modulation are described in designing sinusoids of output voltage in a frequency converter when working with an active inductive load. The authors draw conclusions on the usage of the vector method for building an output voltage of a frequency converter in the industry.

преобразователь частотыширотно-импульсная модуляциятранзисторавтономный инвертор напряженияfrequency converterpulse width modulationtransistorself-excited voltage inverterReferencesПоляков В. Н., Шрейнер Р. Т. Энергоэффективные режимы двигателей переменного тока в системах частотного управления. Екатеринбург : УрФУ, 2017. 256 с.Поляков В. Н., Шрейнер Р. Т. Энергоэффективные режимы двигателей переменного тока в системах частотного управления. Екатеринбург : УрФУ, 2017. 256 с.Виноградов А. Б., Коротков А. А. Алгоритмы управления высоковольтным многоуровневым преобразователем частоты : моногр. Иваново, 2018. 184 с.Виноградов А. Б., Коротков А. А. Алгоритмы управления высоковольтным многоуровневым преобразователем частоты : моногр. Иваново, 2018. 184 с.Кущев Л. А., Мелькумов В. Н., Саввин Н. Ю. Компьютерное моделирование движения теплоносителя в гофрированном канале пластинчатого теплообменника // Научный журнал строительства и архитектуры. 2020. № 4. С. 51–58. DOI 10.36622/VSTU.2020.60.4.005.Кущев Л. А., Мелькумов В. Н., Саввин Н. Ю. Компьютерное моделирование движения теплоносителя в гофрированном канале пластинчатого теплообменника // Научный журнал строительства и архитектуры. 2020. № 4. С. 51–58. DOI 10.36622/VSTU.2020.60.4.005.Голембиовский Ю. М., Томашевский Ю. Б., Щербаков А. А. и др. Автономный однофазный инвертор с высоким качеством выходного напряжения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2018. Т. 18, № 1. С. 75–81. DOI 10.14529/power180110.Голембиовский Ю. М., Томашевский Ю. Б., Щербаков А. А. и др. Автономный однофазный инвертор с высоким качеством выходного напряжения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2018. Т. 18, № 1. С. 75–81. DOI 10.14529/power180110.Кабдин Н. Е., Сторчевой В. Ф. Электропривод. М. : МЭСХ, 2021. 286 с.Кабдин Н. Е., Сторчевой В. Ф. Электропривод. М. : МЭСХ, 2021. 286 с.Cociu L., Cociu V. R. About the bidirectional separa-tor circuit used in the induction machine analysis. Bul Inst Polit Iaşi. 2015;LXI (LXV)(3):9–20.Cociu L., Cociu V. R. About the bidirectional separa-tor circuit used in the induction machine analysis. Bul Inst Polit Iaşi. 2015;LXI (LXV)(3):9–20.Васильев Б. Ю., Козярук А. Е., Мардашов Д. В. Увеличение коэффициента использования автономного инвертора при пространственно-векторном управлении // Электротехника. 2020. № 4. С. 14–23.Васильев Б. Ю., Козярук А. Е., Мардашов Д. В. Увеличение коэффициента использования автономного инвертора при пространственно-векторном управлении // Электротехника. 2020. № 4. С. 14–23.Correlation b/w output voltage frequency and angle theta for Conventional Space Vector PWM 3-Phase inverter drive. URL: https://electronics.stackexcha nge.com/questions/446639/correlation-b-w-output-vol tage-frequency-and-angle-theta-for-conventional-space (дата обращения: 10.03.2023).Correlation b/w output voltage frequency and angle theta for Conventional Space Vector PWM 3-Phase inverter drive. URL: https://electronics.stackexcha nge.com/questions/446639/correlation-b-w-output-vol tage-frequency-and-angle-theta-for-conventional-space (дата обращения: 10.03.2023).Маклаков А. С. Гибридный алгоритм модуляции на основе пространственно-векторной ШИМ и ШИМ с удалением выделенных гармоник // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2018. Т. 18, № 1. С. 92–100.Маклаков А. С. Гибридный алгоритм модуляции на основе пространственно-векторной ШИМ и ШИМ с удалением выделенных гармоник // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2018. Т. 18, № 1. С. 92–100.Костылев А. В. Векторная ШИМ для двухсекционного преобразователя частоты // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. 2015. Т. 15, № 2. С. 34–40.Костылев А. В. Векторная ШИМ для двухсекционного преобразователя частоты // Вестник ЮУрГУ. Серия: Энергетика. 2015. Т. 15, № 2. С. 34–40.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.