Описание

Введение

Статья В. И. Волкова, В. В. Крючкова и Ю. Г. Следкова посвящена исследованию каскадного инвертора с многоуровневым выходным напряжением, который формируется с помощью уменьшенного количества мостовых коммутаторов. Основная цель исследования заключается в разработке метода, позволяющего сформировать 2n + 1 уровней выходного напряжения при использовании всего n – 1 мостового коммутатора. Это решение имеет большое значение в свете повышения энерговооруженности современных авиаприборов и требований к качеству электроэнергии.

Методология

В данной работе проведен анализ и моделирование инвертора, используемого для генерации семиуровневого выходного напряжения. Для этого использовались два мостовых коммутатора, с помощью которых формируются различные уровни напряжения. Авторы описывают специальные алгоритмы управления транзисторами, позволяющие оптимизировать процесс переключения. Также исследование включает выборку и применение различных источников постоянного напряжения.

Основные результаты

Результаты исследования показывают, что с использованием двух мостовых коммутаторов возможно генерировать 7 уровней выходного напряжения, а с помощью трех коммутаторов — формировать 15 уровней. По итогам симуляции инвертора получен коэффициент гармоник на уровне 6,46%, что соответствует современным стандартам качества электроэнергии.

Обсуждение и интерпретация

Авторы интерпретируют полученные результаты как подтверждение эффективности предложенного метода формирования многоуровневого выходного напряжения. Сравнение с предыдущими исследованиями демонстрирует возможность уменьшения количества необходимых мостовых коммутаторов без ухудшения качества выходного сигнала. В результате достигнута цель снизить потери на переключение транзисторов, что говорит о больших перспективах применения данного подхода в современной силовой электронике.

Заключение

В статье сделаны важные выводы о возможности реализации многоуровневого выходного напряжения с помощью каскадных инверторов с меньшим количеством мостовых коммутаторов. Практическое применение полученных результатов может существенно упростить структуру систем преобразования напряжения и оптимизировать весовые и габаритные характеристики оборудования. При этом они также указывают на необходимость дальнейших исследований по оптимизации алгоритмов управления и методов минимизации гармоник.

Ключевые слова и термины

Инвертор, многоуровневое выходное напряжение, мостовой каскад, гармоники, коэффициент гармоник, управление силовыми ключами.

Библиография

• Аверин С. В., Анисимова Т. В., Данилина А. Н., Крючков В. В. Формирование ступенчатых выходных напряжений инвертора с улучшенным спектральным составом.
• Анисимова Т. В., Данилина А. Н., Крючков В. В. Способы повышения качества выходного напряжения инверторов со ступенчатым выходным напряжением.
• Rodriguez J., Lai J.-S., Zheng P. Multilevel Inverters: A Survey of Topologies, Controls, and Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics.
• Du Z., Tolbert L. M., Chiasson J. N., Ozpineci B. A Cascade Multilevel Inverter Using a Single DC Source.
• Аверин С. В., Щетинин В. Е. Алгоритм управления силовыми ключами многоячейкового инвертора в режиме ШИМ.