DOI: https://doi.org/10.20998/2409-9295.2019.20.26

Формалізований опис елементів напівпровідникових перетворювачів електроенергії на різних рівнях декомпозиції

Олександр Олегович Ушкаренко

Анотація


У статті розглянуті принципи математичного опису елементів напівпровідникових перетворювачів електроенергії на прикладі системи частотного керування асинхронним двигуном для визначення її компонентного і структурного складу, а також виконання аналізу процесів логіко-динамічного перетворення інформації при взаємодії між собою всіх підсистем мікропроцесорної системи керування. Показано недоліки і обмеження використовуваних формальних методів опису процесів в системах керування. Визначено правила опису функціональних структур, таких як випрямляч, пасивний фільтр, інвертор, асинхронний двигун, мікроконтролер, на різних рівнях декомпозиції системи керування напівпровідниковим перетворювачем електроенергії. Розроблено структурно-функціональну модель мікропроцесорної системи частотного керування асинхронним двигуном, використання якої дозволило визначити відносини і типи зв'язків між підсистемами керування і візуалізації, а також описати функціональні можливості елементів окремих підсистем і алгоритми обробки сигналів. Перевагою запропонованого в роботі підходу є можливість використання різних рівнів декомпозиції для формалізованого опису підсистем і елементів систем керування напівпровідниковими перетворювачами електроенергії, в тому числі систем частотного керування асинхронними двигунами, що дозволяє виділити найбільш важливі аспекти опису на різних стадіях проектування і аналізу системи. Представлені в явному вигляді позначення елементів моделі і елементів перетворення сигналів залишаються прозорими для розробника, і містять інформацію про призначення елементів системи, вимоги до взаємодії з іншими підсистемами обробки сигналів, та їх функціональні можливості. Використання запропонованого в роботі підходу дає можливість формування математичних моделей напівпровідникових перетворювачів електроенергії та їх систем керування з підвищеним інформаційним змістом, дозволяє виконати аналіз системи шляхом багаторівневої декомпозиції для створення уявлення про її основні властивості, оцінити якість її структури та елементів з позиції загального системного підходу.

Ключові слова


Логіко-динамічний процес; структурний аналіз; частотне керування; аналітична модель; декомпозиція.

Повний текст:

PDF

Посилання


Su, L., Ning, L., Yue, W. A novel DC voltage balancing scheme of five-level converters based on referencedecomposition SVPWM. Twenty-Seventh Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Orlando, 2012, 1597-1603, doi:10.1109/APEC.2012.6166033.

Momoh, O. D. Dynamic Simulation of Cage Rotor Induction Machine – A Simplified and Modular Approach. In Proceedings of the 44th IEEE Southeastern Symposium on System Theory, 2012, 200-203, doi:10.1109/SSST.2012.6195112.

Leedy, Aleck W. Simulink / MATLAB Dynamic Induction Motor Model for Use as a Teaching and Research Tool International Journal of Soft Computing and Engineering (IJSCE), 2013, 3, 4, 102-107, doi:10.1109/SECON.2013.6567399.

Abdul Wahab, H. F., Sanusi, H. Simulink Model of Direct Torque Control of Induction Machine. American Journal of Applied Sciences, 2008, 5, 1083-1090, doi:10.3844/ajassp.2008.1083.1090.

Chiniforoosh, S., Jatskevich, J., Amirnaser, Y., Dinavahi, S., Martinez, V., Ramirez, J. A. Definitions and Applications of Dynamic Average Models for Analysis of Power Systems. IEEE Transactions on Power Delivery, 2010, 25, 4, 2655-2669, doi:10.1109/TPWRD.2010.2043859.

Le-Huy, H. Modeling and simulation of electrical drives using MATLAB/Simulink and Power System Blockset. IECON'01. 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (Cat. No.37243), Denver, 2001, 3, 16031611, doi:10.1109/IECON.2001.975530.

Ozpineci, B., Tolbert, L. M. Simulink implementation of induction machine model - a modular approach. IEEE International Electric Machines and Drives Conference, 2003, 2, 728-734, doi:10.1109/IEMDC.2003.1210317.

Mahmoud M. Al-Suod, Ushkarenko, A., Petrenko, L. Analysis of logical-dynamic conversion processes in arithmetic devices of digital control systems. Eastern European Journal of enterprise technologies, 2017, 6, 4, 28-34, doi:10.15587/1729-4061.2017.118167.

Ryabenkiy, V. M., Ushkarenko, A. O. Metod sintezu matematychnih modelei logiko-dynamichnyh protsesiv kontrolyu i keruvanya. Tehnichna elektrodynamika, 2011, 2, 1, 121-125.

Yu, L., Xiaoxi, L., Zhewen, S., Mingwei, L., Jing, F., Liang, Z. A Survey on Particle Swarm Optimization Algorithms for Multimodal Function Optimization. Jornal of software, 2011, 6, 12, 2449-2455, doi:10.4304/jsw.6.12.2449-2455.

Yudong, Z., Shuihua, W., Genlin, J. A Comprehensive Survey on Particle Swarm Optimization Algorithm and Its Applications. Mathematical Problems in Engineering, 2015, 1-38, doi:10.1155/2015/931256.

Zagirnyak, M., Mamchur, D., Kalinov, A. An Algorithm for Induction Motor Monitoring System Based on Electrical Signals Analysis. Przegląd Elektrotechniczny, 2018, 6, 1518, doi:10.15199/48.2018.06.03