Жораев Тимур Юлдашевич. Повышение качества электрической энергии бортовой системы генерирования на базе автономного инвертора напряжения

Короткий опис

Жораев Тимур Юлдашевич. Повышение качества электрической энергии бортовой системы генерирования на базе автономного инвертора напряжения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.09.03 / Жораев Тимур Юлдашевич; [Место защиты: Новосиб. гос. техн. ун-т].- Новосибирск, 2009.- 244 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/3484

Государственное образовательное учреждение высшего профес-сионального образования «Новосибирский государственный техниче-ский университет»
04200940919
Жораев Тимур Юлдашевич
Повышение качества электрической энергии бортовой системы генерирования
на базе автономного инвертора напряжения.
Л
05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: д.т.н., профессор Харитонов С. А.
Новосибирск - 2009 
Список условных сокращений и стилистика, принятая в данной диссертации. Список условных сокращений:
АИН - автономный инвертор напряжения АИТ - автономный инвертор тока АВ - активный выпрямитель
БИХ — бесконечно-импульсная характеристика (цифрового фильтра)
ВСК - вращающаяся система координат
ВИТИМ — векторная широтно-импульсная модуляция
КИХ - конечно-импульсная характеристика (цифрового фильтра)
НПЧ — непосредственный преобразователь частоты ПИ - пропорционально-интегральный (регулятор)
ПР — пропорционально-резонансный (регулятор)
ПЧ - преобразователь частоты
ПФ - передаточная функция
САР — система'автоматического регулирования
СГЭЭ — система генерирования* электрической энергии
СП - симметричная последовательность
ФФ - фазовращающий фильтр
ЦОС — цифровая обработка сигналов
ШИМ — широтно-импульсная модуляция
DSP - Digital Signal Processor: цифровой сигнальный процессор IPM - Intelligent Power Module: интеллектуальный силовой модуль
Принятые буквенные обозначения:
Постоянные величины обозначаются курсивом, начиная с заглавной буквы, например: Кр, Uz= 0.1. Переменные величины обозначаются малыми курсив-ными буквами: а, Ь, х,р=15. Векторные величины представлены жирными за-главными курсивными буквами, например: S, С, Z. Матрицы пишутся жирны¬ми буквами без курсива, например: X, Z. Названия функций записываются ма¬лыми буквами без курсива, например: f(r), g(t), s(t).
з
ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ 5
СХЕМОТЕХНИКА И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ СГЭЭ 16
1.1. Основные требования, предъявляемые к СГЭЭ 16
1.2. Схемотехника силовой части СГЭЭ 18
1.3. Алгоритмы управления АИН в составе СГЭЭ 27
1.4. Выводы к Главе 1 34
2. АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ СГЭЭ 35
2.1 Разделение трёхфазной системы функций на симметричные последова-тельности 35
2.2. Математический аппарат для анализа электромагнитных процессов
в системе АИН-нагрузка в частотной области 41
2.3. Исследование замкнутой системы управления с
dq-преобразованием 55
2.4. Пропорционально-резонансное регулирование 85
2.5. Режимы источника напряжения и источника тока 95
2.6. Статическая компенсация мёртвого времени 105
2.7. Динамическая,компенсация мёртвого времени 112
2.8. Выводы к главе 2 121
3. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ АИН В СОСТАВЕ CF33 123
3.1. Синтез фазовращающего звена для разделения последовательностей.. 123
3.2. Разложение на симметричные последовательности с использованием
фильтров 141
3.3. Замкнутая САР с использованием разделения последовательностей.... 146
3.4. Цифровой пропорционально-резонансный регулятор 157
3.5. Синтез цифрового фильтра для выделения основной гармоники 163
3.6. Выводы к Главе 3 169
4. ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 171
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 184
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 187
ПРИЛОЖЕНИЯ 200
П1. Вывод основных выражений для dq-преобразования 200
П2. Вывод основных выражений для ар-преобразования 209
ПЗ. Обратные dq- и сф-преобразования 216
П4. Базовые свойства dq-преобразования 219
П5. Анализ ПР-регулятора в замкнутой САР 228
П6. Разложение на симметричные последовательности 231
П7. Симметричные последовательности в системе сфО 236
П8. Алгоритмы измерения частоты сигнала 242
ВВЕДЕНИЕ
Последние десятилетия в системах генерирования электрической энер¬гии (СГЭЭ) переменного тока для автономных объектов наряду с синхронны¬ми генераторами с электромагнитным возбуждением находят все более широ¬кое применение синхронные генераторы с возбуждением от постоянных маг¬нитов. В таких системах при изменении частоты вращения вала первичного двигателя изменяется частота и напряжение на выходе синхронного генерато¬ра. Непосредственное использование напряжения генератора с изменяющими¬ся параметрами сопряжено с трудностями, связанными с его трансформацией, выпрямлением на низких частотах, фазовой несимметрией ЭДС обмоток гене-ратора, «мягкостью» сети на зажимах генератора, межфазными наводками, синхронизацией, питанием электродвигателей.
Несмотря на то, что последние годы предпринимаются попытки созда¬ния бортовой сети переменного тока с изменяющейся частотой и постоянной величиной амплитудного значения (например, Boeing - 787) доминирующими остаются системы постоянной частоты.
Требования поддержания заданных параметров электрической энергии в системах с синхронным генератором с возбуждением от постоянных магнитов приводят к необходимости использования полупроводникового преобразова-теля частоты (ГТЧ). Силовая схема ПЧ и алгоритмы работы системы управле¬ния определяются требованиями как общепринятых стандартов, так и требо¬ваниями технического задания на конкретный летательный аппарат.
В качестве нагрузки на борту летательных аппаратов в последнее время используются сложные цифровые вычислительные комплексы, более точное и чувствительное оборудование. Эти потребители предъявляют соответствую¬щие повышенные требования к качеству электроэнергии, выдаваемой СГЭЭ.
Появление новой элементной базы позволяет создавать системы генери-рования, которые по техническим характеристикам превосходят имеющиеся системы, построенные на основе механических и электромеханических- прин-ципов поддержания заданных показателей электроэнергии. Применение элек-тронных преобразователей позволяет увеличить надёжность и энергоэффек-тивность, СГЭЭ. Использование высокочастотного преобразования позволяет уменьшить, габариты, массу ПЧ; что является! одним из основных параметров при проектировании- бортовых систем. Современное развитие микропроцес-сорной техники позволяет расширить сервисные функции, благодаря^ которым потребитель может принять решение оперативнее и точнее. Например, исполь¬зуя системы генерирования, с самодиагностикой*, информативной индикацией, имеющей протоколирование режимов работы, обработку большого количества вариантов аварийных ситуаций, потребитель может скорее, находить неис-правности, быстрее выявлять дефектные узлы; проводить,анализ, нештатных ситуаций.
ПЧ' представляет собой* совокупность включённых по определённой' си-ловой схеме полупроводниковых ключей, и» систему управления; формирую-щую дляних импульсы согласно.выбранным законам регулирования:
ПЧ по типу силовой схемы можно условно разделить,на несколько кате-горий, которые соотносятся* с развитием, полупроводниковых технологий, и созданной* элементной базой в течение нескольких десятков лет.
В частности, можно отметить следующие структурные схемы ПЧ [37]:
- с промежуточным звеном постоянного тока;
- с непосредственным преобразованием на базе тиристорного преобразователя частоты (циклоконверторы);
- матричные преобразователи (на базе полностью управляемых силовых ключей);
- модуляционного типа на базе полупроводникового
преобразователя. .
Эти структурные схемы могут быть представлены разнообразными схе-мотехническими решениями. Например, «выпрямитель — зависимый инвер¬тор», «выпрямитель-инвертор», «активный выпрямитель-инвертор»^ матрич¬ные преобразователи и др. Каждое из этих решений имеет перед другими:свои преимущества и недостатки по энергетическим характеристикам, массе и га-баритам, стоимости. На выбор схемы и алгоритмов управления ПЧ существен¬ное влияние оказывает область применения СГЭЭ. Однако, последние годы определяющей тенденцией является использование схемотехнических' реше¬ний ПЧша базе полностью управляемых приборов.
Такая схемотехника ПЧ наряду с применением новых поколений І микро-процессоров при построении СГЭЭ позволяет:
- полностью решить задачу согласования с нагрузкой при использо-вании бесколлекторных электрических машин переменного тока;
- значительно повысить качество генерируемой электрической энер-гии;
- уменьшить массу и габариты;
- обеспечивать сервисные функции для потребителя, в частности: контроль с использованием интерфейса с компьютером, монито¬ринг системы, визуализация переменных состояния, информация с датчиков, защитные функции, программируемые режимы работы и т. д.
- создавать новые, ранее не реализуемые алгоритмы управления в виде программного обеспечения для микропроцессора или про-граммируемой логики.
Повышенные требования к качеству генерируемой энергии, выдвигае¬мые потребителями электрической энергии ставят перед разработчиками СГЭЭ новые задачи, связанные с совершенствованием, как схемотехнических решений, так и алгоритмов управления.
Согласно нормативным документам под качеством электрической энер¬гии понимают совокупность её потребительских свойств, обусловливающих нормальную работоспособность потребителей в соответствии с их назначени¬ем [34]. Исторически для каждого этапа развития техники и бортового обору-дования существовал свой оптимальный комплекс требований к качеству электроэнергии. При этом количество нормируемых параметров и их уровень (качество) увеличивались по мере развития электрооборудования, повышения требований к потребителям со стороны обслуживаемых ими систем, и иссле-дований влияния отклонений тех или иных параметров от установленных для них значений на характеристики потребителей и источников.
До 1950 г. качество электроэнергии характеризовалось лишь допусти-мыми отклонениями напряжения и частоты от своих номинальных значений в установившемся режиме и формой кривой напряжения переменного тока. По-вышение требований к системам управления, автоматике силовой установки, пилотажно-навигационному оборудованию и радиоэлектронному оборудова-нию привело к возрастанию требований к качеству энергии, вырабатываемой бортовыми энергоузлами. Был проведён большой объём работ по согласова¬нию требований потребителей; с возможностями создания требуемых СГЭЭ: неоправданное завышение требований к качеству всегда связано с дополни-тельными затратами, усложнением и утяжелением системы электроснабжения, а занижение - с ухудшением условий эксплуатации бортовой аппаратуры.
Результаты этих работ были обобщены вначале для самолётных и верто-лётных систем энергоснабжения в нормали 835АТ авиационной промышлен-ности, затем в ОСТ и, наконец, в ГОСТ 19705-74, ГОСТ 19705-81 и ГОСТ 19705-89 [11]. Зарубежные стандарты, регламентирующих качество электро-энергии бортовых систем приведены в нормативах MIL-STD-704 [76], MLL-STD-461 и MIL-STD-462 [75]. Для иных аппаратов существуют свои тре-бования к качеству электроэнергии, отражающие особенности их систем элек-троснабжения.
Предъявляемые требования к качеству электроэнергии могут быть обес-печены как схемотехническими, так и алгоритмическими способами. Из схе-мотехнических способов следует выделить использование различных схем включения силовых ключей, их типов (полууправляемые или полностью управляемые), использование -фильтрующих элементов. Алгоритмические способы представляют собой последовательность вычислений, по которым ра-ботает цифровая система управления преобразователем и обеспечивает задан¬ные показатели качества электроэнергии
Одним из основных элементов современной СГЭЭ является автономный инвертор напряжения (АИН), как правило, с широтно-импульсной модуляцией (ТТТИМ). АИН находит применение в распространённой схеме СГЭЭ; постро-енной на базе активного выпрямителя (АВ) и инвертора, ввиду обеспечения этой системой двунаправленного потока энергии, возможности стартерного режима, обеспечения высоких показателей качества, как по току генератора так и по напряжению на нагрузке [190]. ПЧ с данной схемотехникой представ¬ляет собой два инвертора напряжения, разделённых-накопительным элементом - ёмкостью звена постоянного тока. Пренебрегая, пульсациями напряжения в этом звене, инверторы могут быть представлены независимыми элементами. При этом, эффекты влияния мёртвого времени на искажения тока инвертора, несимметричность нагрузки/генератора приводящая к несимметрии напряже¬ния, на ней, являются идентичными как для инвертора в обращённом* режиме так и для обычного инвертора. Использование АИН с ШИМ в бортовых сис¬темах генерирования электрической энергии с наличием нулевого провода и несимметричной нагрузкой создаёт научно-технические проблемы, некоторые из которых не в полной мере изучены, такие как:
- наличие высокочастотных пульсации в выходном напряжении из- за конечного значения элементов фильтра и наличия ШИМ;
- наличие эффекта «мёртвого» времени из-за конечного времени пе-реключения силовых элементов;
- нелинейность и неидентичность параметров силовых элементов
схемы.
Эти и другие факторы приводят к повышенному значению коэффициен¬та нелинейных искажений, к увеличению коэффициента амплитудной модуля¬ции, к повышению, уровня напряжения радиопомех, а также к появлению по¬стоянной составляющей и нарушению симметрии выходных фаз. Всю сово¬купность этих параметров, определенных требованиями ГОСТ 19705-89, а также ряд других, задаваемых конкретным техническим заданием на летатель¬ный аппарат, можно объединить под одним термином, таким как электромаг¬нитная совместимость СГЭЭ с нагрузкой.
При использовании большинства современных алгоритмов наличие дес-табилизирующих факторов со стороны нагрузки или алгоритма работы ПЧ приводит к нарушению электромагнитной совместимости в указанном смысле. Так, например, несимметричная нагрузка СГЭЭ с нулевым проводом, при ис-пользовании классических регуляторов во вращающейся системе координат (ВСК) dq, приводит к нарушению симметрии выходных напряжений в устано-вившемся режиме. В генерируемом напряжении появляются составляющие нулевой и обратной последовательностей [55,81].
Разработке специальных алгоритмов управления, позволяющих в значи-тельной степени уменьшить влияние нагрузки, особенностей схемы ПЧ на базе АМН, на выше перечисленные показатели качества генерируемой электриче¬ской энергии посвящена настоящая диссертационная работа.
Целью диссертационной работы диссертационной работы является решение актуальной научно-технической задачи повышения качества выход¬ного напряжения инвертора для статического режима работы в составе борто¬вой системы генерирования электрической энергии путём разработки новых алгоритмов управления.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
1. Разработаны алгоритмы управления инвертором напряжения с силовым LC фильтром и выводом нулевого провода, обеспечивающие улучшенное ка-чество электрической энергии в статических режимах работы СГЭЭ на несим-метричную нагрузку с компенсацией эффектов мёртвого времени и других возмущающих факторов.
2. Проведен параметрический синтез фильтров, реализующих предложен¬ные алгоритмы в составе цифровой системы управления инвертором напряже¬ния.
3. Разработаны математические модели системы инвертор - LC фильтр - нагрузка во временной и частотной областях, с привлечением математических аппаратов преобразования Лапласа, z-преобразования и,численного моделиро-вания.
4. Проведены математическое и физическое моделирование электромаг-нитных процессов в системе инвертор - LC фильтр - нагрузка с предложенны¬ми алгоритмами управления.
Методы исследования
Поставленные задачи решались с привлечением математического аппа¬рата преобразования Лапласа, Фурье, z-преобразования, дифференциального и интегрального исчислений, численного моделирования.
Достоверность результатов обеспечивалась корректностью расчетов и их сопоставлением с результатами физического эксперимента.
Научная новизна основных результатов диссертации заключается в следующем:
1. Предложены векторные и скалярные алгоритмы с использованием фазов-ращающих фильтров и пропорционально-резонансных регуляторов, реали-зующие замкнутую систему автоматического регулирования по симметрич¬ным последовательностям выходного напряжения и тока системы генерирова-ния-электрической энергии с АИН, обеспечивающие астатическое регулирова¬ние по основным гармоникам.
2. Предложен алгоритм компенсации гармоник в выходном напряжении системы генерирования электрической энергии с АИН, алгоритм реализо-вана помощью, каскада цифровых пропорционально-резонансных регуля-торов и обеспечивает компенсации влияншг эффекта «мёртвого* времени» и других возмущающих факторов.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Математическая линеаризованная^модель. АИН в-составе СГЭЭ с замкну-той системой управления, при использовании регуляторов во вращающей¬ся системе координат, представленная как в операторной форме, так и в виде модели для численного моделирования (В среде Matlab-Simulink.
2: Алгоритм компенсации-симметричных составляющих выходного напря¬жения АИН с* нулевым проводом, основанный на применении синтезиро¬ванного цифрового фильтра. Способ пофазного регулирования с исполь¬зованием фазовращающих фильтров и ПР-регулирования. Способ, осуще¬ствляющий переход из режима источника напряжения1 в режим источника тока и наоборот.
3. Алгоритм подавления гармоник, создаваемых в выходном'токе АИН из- за наличия эффекта «мёртвого» времени: с использованием каскада ПР- регуляторов, с введением дискретной производной тока инвертора.
4. Структуры, коэффициенты синтезированных цифровых фильтров для замкнутой системы АИН в составе СГЭЭ. Критерии синтеза, результаты анализа АЧХ и ФЧХ фильтров.
5. Использование синтезированных цифровых фильтров в составе замкну¬той САР АИН. Результаты математического моделирования и физическо-
I
го эксперимента
Практическая ценность работы ;
1. Получены, передаточные: функции* замкнутых систем1 автоматического
регулирования в составе СГЭЭ, учитывающие параметры, схемы инвертора, силового - фильтра и системы управления, что позволяет анализировать,устой-чивость системы и определять предельные параметры регуляторов, известными ; методами; ■
2. Предложен алгоритм разделения многофазного сигнала на: симметричные последовательности во временной области, что даёт возможность реализовать астатическое регулирование по* симметричным составляющим: выходного, на-пряжения СГЭЭ'с использованием векторных, принципов. Принтом достигает¬ся, симметрия: выходного * напряжения: системы, генерирования; при: несиммет-ричной нагрузке; с нулевым проводом: .
3. Синтезированы коэффициенты цифрового/ фильтра, реализующего: резо¬
нансный регулятор, применяемый* в цифровой системе регулирования по основной; гармонике? и гармоникам; создаваемым эффектом «мёртвого; времени» и другими возмущающими факторами: ,
Внедрение результатов работы.
Результаты расчетов/токов?и напряжений? элементовшнвертора, разрабо¬танная модель системы управления АИН использовались при разработке сис¬темы генерирования электрической энергии мощностью 15/30 кВА для борто¬вой системы электропитания летательных аппаратов: Работа; проводилась на кафедре Г1Э НГТУ в, рамках НИР-ОКР по договору с АКБ «Якорь» и ФГ УП ПО «Север»: Получен акт о применении результатов, полученных в ходе? ис¬следований в изготавливаемой СГЭЭ, а также справка об использовании мате¬риалов диссертации в учебном процессе, в частности, в курсе «Энергетическая электроника».
Апробация работы.
Основные результаты научно-исследовательских работ изложены 5 научно-практических конференциях ADM, APEIE, EDM:
1. 14-я международная научно-техническая конференция «Электроприво¬ды переменного тока», г. Екатеринбург, 2007 г.
2. 7-я международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения», г. Новосибирск, 2004 г.
3. 8-я международная конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения», г. Новосибирск, 2006 г.
4. 25-я межрегиональная научно-техническая конференция «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных техниче¬ских и информационных систем», г. Серпухов, 2006 г.
5. 6-я международная сибирская школа-семинар по электронным приборам и материалам EDM-2005, респ. Алтай, база «Эрлагол», 2005 г.
Публикации:
Основные результаты исследований опубликованы в 5 печатных работах,
из них одна работа - в ведущем рецензируемом научном журнале, 4 - в сбор-никах трудов и конференций:
1. Жораев Т.Ю. Методика синтеза ШИМ для автономных инверторов на-пряжения по заданному критерию качества выходного напряжения. / Ба- ховцев И.А., Жораев Т.Ю. // Тр. междунар. 14-й науч.-техн. конф. «Электроприводы переменного тока». В 7 томах. Том 7. Силовая элек-троника и механотроника. Проектирование устройств автоматики и сис¬тем управления. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. - С. 35-38.
2. Жораев Т. Ю. Математическое моделирование алгоритмов управления и электромагнитных процессов в СГПТ. / Жораев Т.Ю., Харитонов С. А. // Изд-во НГТУ, «Актуальные проблемы электронного приборостроения. 7-я международная конференция», 2004 г., т. 6. - С. 3-9.
3. Жораев Т. Ю. Поиск минимума разрядности ЦОС управления АИН при заданных показателях качества энергии. / Жораев Т. Ю., Хлебников А. С. // АПЭП-2006, VIII международная конференция. - С. 74.
4. Жораев Т.Ю., Обобщенный метод симметричных составляющих и мето-дика их выделения с помощью цифрового фазовращающего фильтра. / Жораев Т. Ю., Харитонов С.А. // Научный вестник НГТУ. №1(34), Но-восибирск, НГТУ, 2009. - С. 191-203
5. Zhoraev Т. J. A principle of Calculation Dynamic and static Power Losses with Hard-Switching IGBT. / Kharitonov S. A., Zhoraev T. J.// 6-th Interna¬tional workshop. EDM-2005, session 11, July, pp. 147-149. [Метод вычис¬ления динамических и статических потерь в преобразователе с IGBT.]
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованных источников, восьми приложений.
Общий объем 244 страниц машинописного текста, в том числе 199 стра¬ниц основного текста, 65 рисунков, 4 таблицы.

Список літератури

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Проведённые исследования автономного инвертора напряжения с ну-левым проводом в составе СГЭЭ при работе на LC-фильтр с несимметричной нагрузой позволили получить в диссертационной работе следующие основные результаты.
1. Получена передаточная функция для dq-преобразования, с использо-ванием которой выведено выражение в операторной форме для выходного на¬пряжения АИН в составе системы генерирования электрической энергии. Вы¬ражение характеризует замкнутую систему регулирования «инвертор-LC- фильтр-нагрузка-регулятор» с использованием dq-преобразования. Получен-ная передаточная функция линеаризированной системы позволяет определить с использованием её полюсов область устойчивости замкнутой САР. Показа¬но, что часть полученной передаточной функции dq-преобразования является пропорционально-резонансным регулятором.
Проведены исследования устойчивости замкнутой системы регулирова-ния, построены годографы при варьировании параметров силовой схемы и системы управления, а также определены области устойчивости, исходя из ог¬раничений на значения полюсов передаточной функции.
Исследованы замкнутые САР с применением пропорционально-резонансного регулирования для компенсации гармоник в токе инвертора, соз¬даваемых эффектом мёртвого времени. Предложены способы построения ре¬гуляторов, обеспечивающие устойчивость работы при использовании выход¬ного LC-фильтра.
Показано, что с применением пропорционально-резонансного регулиро¬вания возможно подавление нулевой последовательности в выходном напря¬жении системы генерирования при наличии нулевого провода. Рассмотрен способ построения систем с пофазным регулированием, который использует¬ся для астатического управления однофазным инвертором.
2. Приведена методика разделения симметричных последовательно-стей, включающая способ разделения как в «АВС» так и в «аР» координатах. Показано, что реализация разделения последовательностей в «ар» координатах позволяет экономить вычислительные ресурсы.
Синтезирована замкнутая система регулирования по симметричным по¬следовательностям АИН в составе СГЭЭ, при этом обеспечивается астатизм регулирования по прямой, обратной и нулевой последовательностям напряже¬ния на нагрузке. Выполняются требования по симметрии напряжения нагрузки в широком диапазоне её изменения — от холостого хода до номинальной.
Представлен способ, использующий блок фазовращателя для пофазного регулирования с использованием dq-преобразования, и его применение для ас¬татического управления однофазным инвертором.
Предложен алгоритм управления, позволяющий в аварийных режимах осуществлять независимый переход из режима источника напряжения в режим источника тока (и наоборот) дляютдельных фаз.
3. Синтезирован специальный цифровой фильтр, обеспечивающий требуемый поворот фазы сигнала на заданной частоте с заданной амплитудой. Структура фильтра и значения его коэффициентов легли в основу практиче¬ской реализации системы управления' инвертором с раздельным регулирова¬нием по симметричным последовательностям и пофазным регулированием с переходами режимов «источник напряжения - источник тока».
Реализован цифровой пропорционально-резонансный регулятор в одно¬фазном варианте без использования арифметики комплексных чисел, что по¬зволяет использовать этот регулятор для построения раздельного регулирова¬ния по фазам, и, тем самым, обеспечить подавление симметричных компонент или гармоник в эффекте мёртвого времени. Выведены формулы для расчёта коэффициентов цифрового фильтра, которым является пропорционально¬резонансный регулятор. Полученный цифровой фильтр использован в качестве элемента замкнутой системы управления по напряжению нагрузки. Показано, что использование цепи из нескольких ПР-регуляторов позволяет добиться подавления целого ряда гармоник, при этом обеспечивается устойчивость САР при работе с LC-фильтром.
Алгоритмы управления с использованием разделения последователь¬ностей и пропорционально-резонансного регулирования как по основной гар¬монике, так и по высокочастотным составляющим, были реализованы и апро¬бированы на экспериментальном лабораторном образце. Экспериментально подтверждено обеспечение астатизма регулирования по прямой, обратной и нулевой последовательностям и подавление определённых гармоник, созда¬ваемых эффектом мёртвого времени и другими возмущающими факторами.