Разработка проекта силовой части НПЧ с синусоидальной ШИМ выходного напряжения

В настоящее время все большую остроту принимает проблема энергосбережения, обусловленная ростом потребления электроэнергии в промышленности, транспортных системах электроснабжения (судах, железнодорожных или автотранспортных средствах). Одним из направлений решения указанной выше проблемы является использование перспективных схем преобразователей частоты (ПЧ) в системах электродвижения и применение эффективных алгоритмов для их управления.
Современный этап развития электроэнергетических систем (ЭЭС) транспортных средств, в особенности крупнотоннажных судов, характеризуется ростом степени электрификации механизмов, в том числе систем электродвижения. Как следствие, происходит увеличение суммарной мощности электростанции и единичной мощности генераторных агрегатов. Практика строительства и эксплуатации судов, а также установок, предназначенных для освоения континентального шельфа, показала, что наиболее целесообразно построение ЭЭС на высоком напряжении по принципу единой ЭЭС.
Единые ЭЭС, объединенные с гребной электрической установкой, предполагают питание общекорабельных потребителей и гребных электродвигателей от общих шин. Однако наличие мощных полупроводниковых преобразователей для питания гребных электродвигателей существенно влияет на качество вырабатываемой электроэнергии, а именно на регламентируемый показатель – коэффициент несинусоидальности напряжения сети и на энергетический показатель – коэффициент мощности.
Известные преобразователей частоты, построенные, например, по схемам неуправляемый выпрямитель - автономный инвертор напряжения или тиристорный преобразователь частоты непосредственного типа, потребляют в большинстве случаев значительную реактивную мощность (мощность искажения), что отрицательно влияют на энергетическую эффективность.
Поэтому при разработке и выборе мощного полупроводникового преобразователя следует особо обратить внимание на вопросы согласования преобразователя частоты с питающей сетью (электромагнитной совместимости).
В...

В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы были решены следующие задачи:
1. обоснование и выбор электрической схемы силовой части непосредственного преобразователя частоты на IGBT-модулях с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения;
2. выбор основных входных и выходных технических параметров силовой части макета преобразователя частоты и его массогабаритных характеристик;
3. электрический и тепловой расчет основных элементов схемы, а также выбор схемы защиты от перенапряжений;
4. выполнение моделирования схемы одной фазы непосредственного преобразователя частоты каскадного типа, работающего на активно-индуктивную нагрузку, в среде MATLAB Simulink с целью проверки правильности функционирования.
Полученные результаты моделирования НПЧ на IGBT-модулях доказали адекватность работы схемы. Временные диаграммы тока и напряжения вполне сравнимы с осциллограммами, снятыми на макете преобразователя частоты. На рис.27 приведены осциллограммы выходного напряжения с частотой 20Гц на активной и индуктивной нагрузке.