Трёхфазный инвертор напряжения повышенной мощности для солнечной фотоэлектрической станции

Г. С. Мыцык; Мье Мин Тант

doi:10.34831/EP.2023.13.90.006

Трёхфазный инвертор напряжения повышенной мощности для солнечной фотоэлектрической станции

Г. С. Мыцык, Мье Мин Тант

Аннотация

Показано, что эффективным решением для трёхфазных инверторов напряжения (ТИН) с повышенным уровнем выходной мощности является их структурно-алгоритмическая организация (САОр), реализующая принцип многоканального преобразования (МКП) энергетического потока. При этом структура каждой его фазы выполняется в виде М канальной однофазной мостовой инверторной ячейки (ОМИЯj) с трансформаторным выходом и формированием напряжения в ней по алгоритму амплитудно-широтно-импульсной модуляции (АШИМ) по синусоидальному закону. В каждой фазе суммирование токов числа каналов М обеспечивает М обмоточный трансфильтр (ТФ-М). Данный класс ТИН обозначен как М-ТИН+3ТФ-М. Выявлены и сформулированы физические и функциональные свойства ТФ-М, которые создают основу для его проектирования. На примере ТФ-3 c тактовой частотой ШИМ в канале 1 кГц (и выходной частоте ТИН 50 Гц) установлено, что его масса значительно (в разы) меньше массы выходного Г-образного LC фильтра. Приведена методика упрощённого алгоритма получения этого результата. Средствами имитационного компьютерного моделирования (ИКМ) и аналитическим способом показано, что при формировании выходного напряжения в каналах по алгоритму однополярной ШИМ (ОШИМ) с ростом числа каналов М процесс внутреннего обмена реактивной мощностью нагрузки между её фазами углубляется так, что даже уже при М = 3 и при cosj₂₍₁₎ = 0,3 буферный конденсатор в цепи питания 3-ТИН+3ТФ-3 не требуется. Показано, что синтезированная его САОр обеспечивает высокое качество выходного напряжения при выполнении функции регулирования и минимальных ресурсных затратах на фильтрацию. Полученные результаты максимально ориентированы, прежде всего, на применение их при системном проектировании солнечных фотоэлектрических станций повышенной мощности.

Ключевые слова

трёхфазный инвертор напряжения, нетрадиционная структура, многоканальное преобразование, широтно-импульсная модуляция, трансфильтры, выходные фильтры, массогабаритные показатели, сопоставительный анализ, компьютерное моделирование

Полный текст:

PDF

Литература

А. с. № 381144, СССР. Регулируемый преобразователь постоянного тока в переменный с улучшенной кривой выходного напряжения // Авторы: А. В. Иванов, В. И. Климов, В. И. Левин. — Опубл. в Б. И. 1973, № 21.

Иванов, А. В. Особенности работы инверторов с многотактной широтно-импульсной модуляцией / А. В. Иванов, В. И. Климов, Е. А. Крутяков, В. Н. Левин // Электричество. — 1979. — № 8. — С. 42 – 47.

Мыцык, Г. С. Этапы совершенствования силовой преобразовательной техники / Г. С. Мыцык; Сб. докл. К юбилею кафедры «Электрооборудование и электроснабжение летательных аппаратов». — М.: Издательство МЭИ, 1991. — С. 96 – 103.

Михеев, В. В. Многофункциональные инверторы с многофазной широтно-импульсной модуляцией / В. В. Михеев, Г. С. Мыцык, Е. В. Зуева // Электричество. — 1992. — № 7. — С. 23 – 31.

Мыцык, Г. С. Поисковое проектирование устройств силовой электроники. (Трансформаторно-полупроводниковые устройства): Учебн. пособие / Г. С. Мыцык, А. В. Берилов, В. В. Михеев. — М.: Издательский дом МЭИ, 2010. — 283 с.

Хлаинг Мин У. Создание информационно-методического обеспечения для системного проектирования электронных, трансформаторно-электронных и генерирующих машинно-электронных систем электротехнических комплексов автономных объектов / Хлаинг Мин У. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. доктора техн. наук. — М.: МЭИ, 2016. — 40 с.

Тин Аунг Зо. Результаты исследования возможностей совершенствования электронных и машинно-электронных преобразователей повышенной мощности на основе использования принципа многоканального преобразования энергетического потока / Тин Аунг Зо. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — М.: МЭИ», 2020. — 20 с.

Хейн Зо Хтет. Разработка и исследование инверторов напряжения многоканального типа для солнечных электростанций / Хейн Зо Хтет. Автореферат дис.-и на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — М.: МЭИ, 2022. — 20 с.

Мыцык, Г. С. О структурно-алгоритмическом синтезе однофазных многоуровневых инверторов напряжения с амплитудно-широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения / Г. С. Мыцык, Мье Мин Тант // Промышленная энергетика. — 2023. — № 3. — С. 17 – 29.

Пат. РФ на изобретение № 2784845 МКИ: НО 2М 7/48. Трёхфазный инвертор напряжения повышенной мощности для солнечной фотоэлектрической станции. Авторы: Г. С. Мыцык, Мье Мин Тант. Опубл. 30.11.2022. Бюл. № 10.

Зиновьев, Г. С. Основы силовой электроники. Учебное пособие / Г. С. Зиновьев. — 3-е изд., испр. и доп. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. — 672 с.

Хлаинг Мин У. Исследование эффективности использования промежуточного высокочастотного преобразования при построении вторичных преобразователей и систем на их основе. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — М.: МЭИ (ТУ), 2009. — 20 с.

Белопольский, И. И. Расчёт трансформаторов и дросселей малой мощности. Изд. 2-е перераб. и доп. / И. И. Белопольский, Е. И. Каретникова, Л. Г. Пикалова. — М.: Энергия, 1973. — 400 с.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.13.90.006