Гибридный ШИМ, применённый в мощных трёхуровневых приводах с инвертором и асинхронным двигателем

Предложен гибридный метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ), объединяющий достоинства пространственно-векторного ШИМ (SVPWM) и метода селективного устранения гармоник (SHEPWM) для трёхуровневых инверторов с нейтралью, заземлённой через конденсаторы (neutral-point-clamped, NPC), питающих мощные регулируемые приводы; метод использует асинхронный SVPWM на низкой частоте и SHEPWM на высокой частоте. Для SHEPWM предложена новая формула для получения начальных значений углов коммутации, приводящая к дополнительному допустимому решению, отличному от известных в литературе. Также показано, что при отказе от четвертной симметрии можно получить неограниченные множества решений для трёхуровневого SHEPWM. Исследованы характеристики множественных решений с точки зрения распределения гармоник, длительности импульсов и суммарного искажений гармоник (THD) применительно к практическому использованию SHE в приводах. Переключение между SVPWM и SHEPWM представляет сложности, если не принять соответствующие меры, особенно при существенном влиянии минимальной ширины импульса (MPW). Для решения этой проблемы предложен простой, но эффективный метод, учитывающий MPW. Множества решений SHE смоделированы и проверены экспериментально на прототипе низковольтного трёхуровневого NPC-инвертора. Экспериментальные результаты, полученные на низковольтном прототипе и на промышленном трёхуровневом приводе 6 кВ/1250 кВт, представлены для подтверждения плавного переключения между SVPWM и SHEPWM.