Разработка математической модели многофазного полупроводникового преобразователя электрической энергии с системой векторного управления. Часть 1

Abstract

Возможность работы многофазной электрической машины в полигармоническом режиме является одним из преимуществ перед трехфазной электрической машиной. Обеспечение функционирования электрической машины в полигармоническом режиме работы позволит улучшить ее массогабаритные и энергетические показатели. При этом для получения максимальной активной мощности электрической машины необходимо решить задачу согласования во временной области полигармонической ЭДС и тока. Особенности совместного функционирования многофазной электрической машины и полупроводникового преобразователя электрической энергии обусловливают особый подход к синтезу системы управления. Для синтеза системы управления многофазным полупроводниковым преобразователем электрической энергии разработана его математическая модель, которая учитывает перераспределение электромагнитной энергии по отдельным пространственным гармоническим составляющим в зависимости от числа фаз источника электрической энергии. Разработанная математическая модель позволит реализовать способ независимого управления пространственными гармоническими составляющими входного тока полупроводникового преобразователя. Результаты математического моделирования показали, что разработанная математическая модель позволяет корректно исследовать электромагнитные процессы в многофазных полупроводниковых преобразователях электрической энергии и может являться основой для разработки системы векторного управления током в цепи электрической машины.

The polyphase electric machine ability to operate in polyharmonic mode is one of its advantages over a threephase electric machine. Ensuring the electric machine operation in a polyharmonic mode will improve its weightsize and energy parameters. At the same time, in order to obtain the maximum active power of an electric machine, it is necessary to solve the matching problem of polyharmonic EMF and current in the time domain. The distinctive features of joint operation of a polyphase electric machine and a semiconductor converter of electric power determine a special approach to the control system synthesis. To synthesize the control system for a polyphase semiconductor converter of electric power, its mathematical model has been developed. It applies the electromagnetic energy redistribution over individual spatial harmonic components depending on the phase number of an electric power source. The developed mathematical model will make it possible to implement a method for independent control of the input current spatial harmonic components of a semiconductor converter. The mathematical modeling results have shown that the developed mathematical model allows proper electromagnetic process study in polyphase semiconductor converters of electric power and can be the basis for the current vector control system development in the electric machine circuit.