Разработка методов расчёта и алгоритма смены предварительно запрограммированных широтно-импульсно модулируемых последовательностей переключений полупроводниковых модулей трёхфазного трёхуровневого активного выпрямителя напряжения с фиксирующими диодами

Во введении обоснована актуальность исследования, определены объект и предмет исследования, сформирована цель работы, основные задачи, научная новизна и практическая значимость исследований, приведены основные положе- ния, выносимые на защиту.
В первой главе основное внимание уделено анализу современного состо- яния развития активных выпрямителей напряжения (АВН) и устройствам на их основе в области больших мощностей и высоких напряжений.
На основании обширного патентно-литературного обзора сделан вывод, что применение систем силовой преобразовательной техники на основе активных выпрямителей для рекуперации энергии является самым эффективным решением в области энергосберегающих систем электропривода и распределенной энерге- тики. Многие учёные и инженеры по всему миру продолжают работать над совер- шенствованием данных систем. В целом, основные причины, по которым АВН широко используются это – двунаправленное управление потоком электрической энергии с заданным cos(φ), обеспечение требо-
ваний международных стандартов электромаг-
нитной совместимости, высокий КПД 95–98%.
Отмечено, что в настоящее время мно- гоуровневые АВН позволяют обеспечить элек- тромагнитную совместимость мощных потре- бителей электрической энергии в диапазоне от десятков до сотен мегаватт. Среди всех извест- ных многоуровневых топологий наиболее эф- фективной определена Neutral Point Clamped (NPC) на основе фиксирующих диодов. На ри- сунке 1, показана фазная стойка трёхуровневого преобразователя по NPC топологии. Нулевой уровень напряжения на входе преобразователя формируется при протекании тока ч̅ерез полно- стью управляемые ключи S1a или 2 и фикси- рующие диоды D1a или D2a. Каждый полупро- водниковый прибор получает только половину напряжения звена постоянного тока Udc.
Известно, что качество напряжения на
входе любого преобразователя во многом
определяется выбором конкретного алгоритма
(ШИМ). Проанализировав достаточное количество научной литературы было классифицировано три наиболее распространённых метода ШИМ: синусоидаль- ная ШИМ (СШИМ), пространственно-векторная ШИМ (ПВШИМ) и предвари- тельно запрограммированная ШИМ (ПЗШИМ). Было определено, что ПЗШИМ имеет больше преимуществ для использования в АВН.
+
S2a C+ D2a
2_
n1
S1a
7
Udc
S2a C+ D1a
S1a _
1_
Рисунок 1 – Фазная стойка топологии NPC преобразователя
широтно-импульсной модуляции
Проанализированы формы сигналов ПЗШИМ для трёхфазного трёхуров- невого АВН, обладающие четвертьволновой симметрией, полуволновой симмет- рией и несимметрией. В рамках диссертационного исследования выбрана форма с четвертьволновой симметрией, представленная на рисунке 2. При данной форме напряжение на входе АВН описывается выражением
4N 
u(t) n(1)k1cos(n)sin(nt) , (1)
k n1,3,5,… k1  
где ω – угловая частота, t – время, n – номер гармоники, N – количество переключе- ний, α – углы переключения, k – порядковый номер угла переключения от 1 до N.
u Udc/2
3π/2 2π
ωt
α1α2 αN-2αN-1αN π/2
π
-Udc/2
Рисунок 2 – Форма трёхуровневого сигнала при четвертьволновой симметрии
Углы переключений в пределах четверти периода должны находиться в следующем соотношении
01 2 …N /2. (2)
На основе анализа научной литературы классифицированы два основных подхода к формированию спектров сигналов с помощью ПЗШИМ: удаление отдель- ных гармонических составляющих (с англ. – selective harmonic elimination (SHE) и по- давление отдельных гармонических составляющих (с англ. – selective harmon-ic mitigation (SHM). Разница данных стратегий заключается в том, что SHE полностью устраняет выделенные гармоники на всём диапазоне коэффициента модуляции АВН, а SHM позволяет найти последовательности углов переключений полупроводнико- вых модулей АВН для подавления гармоник в пределах установленных ограничений, которыми являются требования стандартов качества электроэнергии.
Аналитический обзор современного состояния технологий выпрямления электрической энергии устройствами в области больших мощностей и высоких напряжений показал актуальность проводимых исследований и развития методов расчёта и выбора предварительно запрограммированных ШИМ последовательностей переключений полупроводниковых модулей трёхфазных трёхуровневых АВН. Науч- ная работа в данном направление позволит решить научно-технические проблемы
при проектировании АВН и обеспечении электромагнитной совместимости с питаю- щей статью. Было обнаружено, что в литературе отсутствуют методики по реализа- ции алгоритмов смены последовательностей переключений ПЗШИМ при удалении и подавлении отдельных гармонических составляющих имеющих форму с чет- вертьволновой симметрией. Определены задачи исследования.
Во второй главе разработаны методы расчёта предварительно запро- граммированных ШИМ последовательностей переключений трёхфазного трёх- уровневого преобразователя при удалении и подавлении отдельных гармониче- ских составляющих.
Было определено, что для правильной постановки задачи поиска углов переключений следует учитывать следующие факторы: схему подключения пре- образователя к питающей сети; частоту переключения полупроводниковых моду- лей; возможные резонансы токов/напряжений в точке подключения к питающей сети; настройку системы управления преобразователя; тепловые режимы работы силовых компонентов преобразователя.
В ходе диссертационного исследования было опробовано несколько ме- тодов поиска последовательностей углов переключений ПЗШИМ при удаление отдельных гармонических составляющих, среди которых метод доверительных окрестностей с ломаным шагом показал наилучшие результаты. Было использо- вано следующее выражение для определения начальных углов переключений по- лупроводниковых модулей трёхуровневого АВН обладающей четвертьволновой симметрией ШИМ формой напряжения с удалением отдельных гармонических составляющих, полученное на основании спектральных разложений сигналов с помощью функций Уолша
 0  30  120  k / ( N  1)    2k1
1
4N k1
k
0 30120k/(N1) , (3)  2k
 0 90 N
где N – количество углов переключений; k 1,2,…,(N 1) / 2 – порядковый номер угла переключения;   0…0,5 – начальное рассогласование углов переключе- ния для достижения лучших результатов поиска.
Связь между углами переключений и гармоническим спектром сигнала на входе АВН определяется с помощью системы управлений
Nk1 
U  1 cos  M
  k1
U   1 cosn 0, где n5,7,11, .
, (4)
 n k1
k
где U1 – уровень основной гармоники; Un – уровень n-ой гармоники; M – индекс модуляции, определяемый в пределах от нуля до максимального значения 4 .
Целевая функция записывается в виде
E(U M)2 …U 2 min. (5) 14q
На рисунке 3 представлена обобщённая блок-схема разработанного алго- ритма поиска
Начало
fsolve
Алгоритм:
Метод доверительных окрестностей с ломаным шагом; Целевая функция:
Система уравнений (4);
Условия и ограничения:
0 < α1 < α2 <...< αN < π/2 Корректировка начальных углов переключений Ввод начальных условий (Коэффициент модуляции и углы переключения) НЕТ Удовлетворяют ли решения условиям и ограничениям? ДА Конец Сохранение результатов расчета и вывод на график Рисунок 3 – Блок-схема алгоритма поиска последовательностей углов переключений ПЗШИМ при удалении отдельных гармонических составляющих методом доверительных окрестностей с ломаным шагом С помощью разработанного алгоритма были получены последовательности углов переключений полупроводниковых модулей для шестипульсных, двендацати- пульсных и восемнадзатипульсных схем подключения к питающей сети. Четырна- дцать последовательностей представлены в диссертационной работе: No1 – 5 и 7; No2 – 5, 7, 11 и 13; No3 – 5, 7, 11, 13, 17 и 19; No4 – 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23 и 25; No5– 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25; 29 и 31; No6– 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35 и 37; No7– 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 41 и 43; No8– 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 41,43,47и49;No9–5,7,11,13,17,19,23,25,29,31,35,37,41,43,47,49,53и55,No10 – 11, 13, 23 и 25; No11 – 5, 7, 11, 13, 23 и 25; No12 – 5, 7, 17 и 19; No13 – 17, 19, 35 и 37; No14 – 5, 7, 17, 19, 35 и 37 (через тире указы номера удалённых гармоник). Для поиска большего количества последовательностей углов переключе- ний ПЗШИМ при удалении отдельных гармонических составляющих был разра- ботан алгоритм на основе метода роя частиц (МРЧ). Исходные данные алгоритма следующие: размер популяции роя частиц N=25; размерность пространства по- иска роя частиц D=3 (в зависимости от количества углов переключений от α1 до αD); максимальное количество итераций itermax=125; инерционный вес от ωmin=0,2 до ωmax=0,7; весовые коэффициенты c1=1,5 и c2=1,5; граница пространства поиска для случайной инициализации вектора положения каждой частицы роя от xmin=0 до xmax=π/2; начальная скорость каждой частицы случайным образом выбирается в диапазоне от vmin=-π/10 до vmax=π/10; коэффициент модуляции M изменяется от 0,7 до 1,15 с шагом 0,01. Более подробное описанием данного метода приведена в полном тексте диссертационной работы. Получены результаты расчёта двух последовательностей переключений ПЗШИМ для удаления 5, 7, 11 и 13-й гармонических составляющих напряжения на входе трехуровневого трёхфазного преобразователя методом МРЧ, а также спектры линейного напряжения на входе трёхуровневого преобразователя, где также найдены отличия от результатов расчета, полученных методом доверитель- ных окрестностей с ломаным шагом. Результаты сравнения двух последователь- ностей при коэффициенте модуляции 0,7 и 0,9 приведены в таблице 1. Таблица 1 – Сравнение трёх последовательностей переключений ПЗШИМ при удалении 5, 7, 11 и 13 гармоник М = 0,7 М = 0,9 Послед.1 Послед.2 Послед.3 Послед.1 Послед.2 Послед.3 УП (°) α1 42,91 6,67 α2 47,78 15,68 α3 56,25 40,70 α4 66,29 61,93 α5 70,36 76,58 15,39 24,65 9,39 51,04 29,97 20,53 59,53 40,05 35,07 72,32 48,27 65,77 89,37 55,63 75,59 36,88 41,26 39,27 16,73 50,61 56.69 77,52 87,09 33,22 КГИ (%) 51,05 35,12 Последовательности переключений были проанализированы на предмет показателя КГИ. Полученные результаты оформлены в виде графика и показаны на рисунке 4, где видно, что КГИ оказался различным, практически, на всём диа- пазоне изменения М, но при этом, все три последовательности переключений ПЗШИМ успешно удаляют 5, 7, 11 и 13 гармонические составляющие спектра напряжения на входе преобразователя. 55 50 45 40 35 30 25 20 Послед, 1 Послед, 2 Послед, 3 150,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 Коэффициент модуляции (M) Рисунок 4 – Зависимости КГИ для трёх последовательностей углов переключений ПЗШИМ На основании проведённых расчётов и анализа сделан вывод, что разра- ботанный алгоритм на основе МРЧ для поиска последовательностей углов пере- ключения ПЗШИМ с удалением гармонических составляющих из спектра напря- жения на входе преобразователя позволяет получить больше результатов без необходимости перебора начальных условий. Более сложной задачей было нахождение последовательностей углов пе- реключений ПЗШИМ при подавлении коэффициентов отдельных гармонических составляющих. В данной диссертационной работе был применён метод барьер- ных функций, реализованный с помощью функции fmincon программы Matlab па- кета Optimization toolbox. Связь между углами переключений и гармоническим спектром сигнала на входе АВН определяется с помощью системы управлений MU L 4 1 1 1 , (6) 14N k1   1 cosn  L , где n5,7,11, ,49. U n 1 k1 knn где L1 – ограничение, определяющее уровень первой гармоники в зависимости от коэффициента модуляции; Ln – ограничения уровней каждой n-ой гармонической составляющей, δn – корректирующий коэффициент. Целевая функция записывается в виде E U2 U2 U2 ...U2 min. (7) 5 7 11 49 U12 На рисунке 5 представлена обобщённая блок-схема разработанного алго- ритма поиска последовательностей углов переключений полупроводниковых мо- дулей трёхуровневого преобразователя. КГИ напряжения на входе АВН (%) Начало Ввод начальных условий (Коэффициент модуляции и углы переключения) 1. Корректировка начальных углов переключений; 2. Корректировка допустимых пределов каждой конкретной гармоники. fmincon Алгоритм: Метод барьерных функций; Целевая функция: Система уравнений (7); Условия и ограничения: (1) 0 < α1 < α2 <...< αN < π/2 (2) Допустимый предел каждой конкретной гармоники. НЕТ Удовлетворяют ли решения условиям и ограничениям 1 и 2? ДА Конец Рисунок 5 – Блок-схема алгоритма поиска последовательностей углов переклю- чений ПЗШИМ при подавлении отдельных гармонических составляющих мето- дом барьерных функций При написании диссертационной работы удалось найти решения системы уравнений (6) с 13-ю и 15-ю углами переключений с подавлением 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 41, 43, 47, 49 гармонических составляющих. Значения каждой отдельной гармонической составляющей ниже 50-й находятся ниже уста- новленных международными стандартами пределов. Последовательность при 13 углах переключений позволила практически полностью исключить 13, 25 и 35-ю гармоники из спектра напряжения на входе АВН. Последовательность при 15 уг- лах переключений позволила практически полностью исключить 5, 23, 31, 35, 41, 43 и 47-ю гармоники из спектра напряжения на входе АВН при заданном коэффи- циенте модуляции. Таким образом, полученные решения ПЗШИМ при каждом отдельном коэффициенте модуляции представляют собой комбинацию удаления и подавления гармонических составляющих. Также следует отметить, что уровни подавляемых гармоник будут изменяться в зависимости от значения коэффици- ента модуляции. Сохранение результатов расчета и вывод на график В третьей главе предложен алгоритм смены рассчитанных в Главе 2 предварительно запрограммированных ШИМ последовательностей переключе- ний полупроводниковых модулей трёхфазного трёхуровневого преобразователя с фиксирующими диодами. Сформулированы требования к разрабатываемому ал- горитму смены последовательностей ПЗШИМ: 1) значения коэффициента моду- ляции и угла сдвига напряжения на входе преобразователя от напряжения сети являются одинаковыми для всех последовательностей ПЗШИМ; 2) переход от од- ной последовательности ПЗШИМ к другой происходит по специальному сигналу без остановки ШИМ модулятора; 3) в каждый момент времени любая последова- тельность ПЗШИМ формирует три возможных комбинации ключей [P], [O] или [N] для каждой фазы преобразователя, которые необходимо учитывать. Смена различных последовательностей ПЗШИМ возможна при полном отсутствии или только при одном различи в формируемых состояниях [P], [O], [N]. Все моменты смены последовательностей ПЗШИМ можно разделить на четыре варианта в за- висимости от формируемых состояний [P], [O], [N]: Вариант 1 – формируемые состояния [P], [O], [N] не изменяются; Вариант 2 – изменяется одно состояние [P], [O], [N]; Вариант 3 – изменяется два состояния [P], [O], [N]; Вариант 4 – изменя- ются все состояния [P], [O], [N]. На рисунке 6 видно, что в момент перехода отсутствуют резкие броски тока, а фазные напряжения новой последовательности начинаются при том же са- мом угле сдвига, как и у предыдущей последовательности. Сигнал смены ПП 1 ua,В 400 -400 ub,В 400 -400 uc,В 400 -400 ia,A 40 -40 ib,A 40 -40 ic,A 40 0 -40 t,сек Рисунок 6 – Кривые переходных процессов мгновенных значений фазных токов и напряжений до, в момент и после смены последовательностей от ПЗШИМ N=15 (удаление гармоник) к ПЗШИМ N=13 (подавление гармоник) 0,56 0,57 0,58 0,59 0,6 0,61 0,62 0,63 0,64 Нет бросков тока Алгоритм смены различных последовательностей ПЗШИМ был приме- нён в составе классической системы автоматического управления (САУ) трёхфаз- ного трёхуровневого АВН. САУ выполнена на основе пространственно-вектор- ного управления с синхронизацией по вектору напряжения сети. Логико-матема- тическая модель алгоритма реализована в среде имитационного моделирования Matlab/Simulink. В четвертой главе проведены экспериментальные исследования. Про- верка адекватности полученных результатов выполнялась в лаборатории силовой преобразовательной техники кафедры мехатроники и автоматизации Южно- Уральского государственного университета. Исследовательским стендом являлся модульный интеграционно-исследовательский комплекс «Многоуровневый сило- вой электронный преобразователь». Для снятия осциллограмм и измерения мгновенных значений напряже- ний на входе трёхуровневого преобразователя использовалось графическое про- граммное обеспечение на базе WindowsTM платформы управления BoomBox. Из- мерение сигналов напряжения выполнялось с помощью изолированных датчиков напряжения ModuLink в диапазоне ±800В с частотой пропускания 60 кГц, чув- ствительностью 2,46 мВ/В. Датчики подключаются к платформе управления BoomBox по принципу «plug & play» и получают питание напрямую от плат- формы управления. Выходной сигнал передается по встроенной в кабели типа RJ45 экранированной витой паре. Дополнительная проверка полученных осцил- лограмм проводилась с помощью осциллографа Tektronix TBS2072 c пропускной способностью 80 МГц и частотой дискретиза- ции до 1 Гвыб/с, модель дифференциального пробника HVP-08. На рисунке 7 показана физи- ческая модель исследовательского стенда. Результаты проведенных исследований на лабораторном оборудовании подтвердили адекватность разработанных в Главе 2 методов расчета. Было установлено, что эксперименталь- ные последовательности переключений полно- стью совпадают с расчётными и могут быть ре- комендованы для применения в серийно-выпус- каемых трёхфазных трёхуровневых АВН и АИН. Ниже на рисунке 8 показаны осцилло- граммы мгновенных значений фазного напряже- ния на входе преобразователя при коэффици- енте модуляции 1,05. Представленные осцилло- граммы соответствуют рассчитанным в Главе 2 последовательностям переключений No1, No2, No6 и одной последовательности, полученной методом МРЧ. Верификация разработанного в Главе 3 алгоритма смены предварительно-запрограмми- рованных ШИМ последовательностей переклю- чений полупроводниковых модулей подтвер- дила его адекватность и работоспособность. На Рисунок 7 – Общий вид исследовательского стенда рисунке 9 показаны экспериментальные результаты смены двух последователь- ностей переключений – ПЗШИМ No1 (последовательностью переключений No1 с удалением выделенных гармонических составляющих (см. рисунок 8, а)) и ПЗШИМ No2 (последовательностью переключений, полученной МРЧ с удалением выделенных гармонических составляющих (см. рисунок 8, г)), где можно увидеть, что в момент получения сигнала «Mode1» (смены ПП) состояния ПЗШИМ No1 и ПЗШИМ No2 являются [NPN], что удовлетворяет Варианту 1 и смена последова- тельностей выполняется. а) ПЗШИМ No1 б) ПЗШИМ No2 в) ПЗШИМ No6 г) ПЗШИМ МРЧ Рисунок 8 – Осциллограммы мгновенных значений фазного напряжения на входе преобразователя при коэффициенте модуляции 1,05 ПЗШИМ No1 Сигнал смены ПП Финальная смена ПП ПЗШИМ No2 22 ПЗШИМ No1 Сигнал смены ПП Финальная смена ПП ПЗШИМ No2 2 1 2 1 Mode1 Mode2 1 Напряжение на входе 24 преобразователя фазы А, [В] -240 24 -240 24 -24 0 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 1 Напряжение на входе 24 преобразователя фазы А, [В] [N] = [N] -240 Напряжение на входе 24 преобразователя фазы B, [В] [P] = [P] Напряжение на входе преобразователя фазы B, [В] Напряжение на входе преобразователя фазы C, [В] 24 00 преобразователя фазы C, [В] [N Mode1 Mode2 Увеличение области t, сек -240 Напряжение на входе ] =[ Вариант 1 N] -24 0,040 0,0175 0,0185 0,0195 0,0205 0,0215 к t, се 0,030 0,035 0,0225 а) Рисунок 9 – Экспериментальные результаты работы алгоритма смены ПЗШИМ: а) осциллограммы мгновенных значений фазного напряжения на входе преобра- зователя при коэффициенте модуляции 1,05; б) увеличение в масштабе б) На рисунке 10 показаны экспериментальные результаты обратной смены указанных ранее двух последовательностей переключений, где видно, что в момент получения сигнала «Mode1» последовательности не изменяются. Смена ПЗШИМ происходит через промежуток времени ∆t при появлении сигнала «Mode2». Из экс- перимента видно, что в момент времени t = 0,02 сек (см. рисунок 11, б) последним состоянием ПЗШИМ No2 является [OON], а для ПЗШИМ No1 [PPO]. Согласно тре- бованиям алгоритма смены последовательностей ПЗШИМ данный момент является запрещенным для перехода – Вариант 4. С этого момента алгоритм находится в ожидании появления сигнала «Mode 2». После промежутка времени ∆t = 0,0000625 сек разработанный алгоритм определяет момент, в который последовательности ПЗШИМ могут быть изменены – ПЗШИМ No2 и ПЗШИМ No1 имеют одинаковое состояния [OPN], которое удовлетворяет варианту 1, появляется разрешающий сиг- нал «Mode 2» и процесс смены ПЗШИМ выполняется. Далее продемонстрирован ещё один эксперимент при выполнении пере- хода между двумя последовательностями ПЗШИМ с высокой и низкой частотой переключений полупроводниковых модулей. На рисунке 11 показаны измерен- ные фазные напряжения на входе преобразователя при переходе от ПЗШИМ N=3 к ПЗШИМ N=13 и от ПЗШИМ N=13 к ПЗШИМ N=3. 1 2 1 24 -240 24 Mode1 Mode2 Mode1 Mode2 t, сек 0,0225 ПЗШИМ No1 Сигнал смены ПП Финальная смена ПП Напряжение на входе преобразователя фазы А, [В] ПЗШИМ No2 ПЗШИМ No1 2 Сигнал смены ПП 1 Финальная смена ПП 2 Вариант 4 1 Напряжение на входе ПЗШИМ No2 Вариант 1 0,0215 Напряжение на входе преобразователя фазы B, [В] Напряжение на входе 24 преобразователя фазы А, [В] 24 преобразователя фазы B, [В] -240 24 преобразователя фазы C, [В] -240 Напряжение на входе[O] = [P] [P] = [P] 24 00 преобразователя фазы C, [В] [N] = [N] [N] = [N] -24 0 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 t, сек -24 0,040 0,0175 0,0185 0,0195 0,0205 Увеличение области ∆t -240 Напряжение на входе[O] = [P] [O] = [O] а) Рисунок 10 – Экспериментальные результаты работы алгоритма смены ПЗШИМ: а) осциллограммы мгновенных значений фазного напряжения на входе преобра- зователя при коэффициенте модуляции 1,05; б) увеличение в масштабе 1 2 1 24 -240 24 Сигнал смены ПП Финальная смена ПП Mode1 Mode1 Mode2 Сигнал смены ПП Финальная смена ПП Напряжение на входе преобразователя фазы А, [В] Mode2 1 2 1 24 -240 24 Напряжение на входе преобразователя фазы А, [В] Напряжение на входе преобразователя фазы B, [В] Напряжение на входе преобразователя фазы C, [В] t, сек Напряжение на входе преобразователя фазы B, [В] Напряжение на входе -240 24 преобразователя фазы C, [В] -240 24 00 -24 t, сек -24 0,013 0,026 0,040 0,053 0,066 0,080 0 0,013 0,026 0,040 0,053 0,066 0,080 0 б) а) переход от ПЗШИМ N=3 к ПЗШИМ N=13; б) переход от ПЗШИМ N=13 к ПЗШИМ N=3 17 а) Рисунок 11 – Экспериментальные результаты работы алгоритма смены ПЗШИМ: б) ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Разработан метод расчёта предварительно запрограммированных ШИМ последовательностей переключений полупроводниковых модулей трёх- фазного трехуровневого АВН с фиксирующими диодами для создания обладаю- щей четвертьволновой симметрией формы напряжения на входе АВН при удале- ние отдельных гармонических составляющих; 2. Разработан метод расчёта предварительно запрограммированных ШИМ последовательностей переключений полупроводниковых модулей трёх- фазного трехуровневого АВН с фиксирующими диодами на основе метода роя частиц с возможностью получения нескольких последовательностей без необхо- димости перебора начальных углов переключений; 3. Разработан метод расчёта предварительно запрограммированных ШИМ последовательностей переключений полупроводниковых модулей трёх- фазного трехуровневого АВН с фиксирующими диодами для создания обладаю- щей четвертьволновой симметрией формы напряжения на входе АВН при подав- лении отдельных гармонических составляющих; 4. Разработан алгоритм смены предварительно запрограммированных ШИМ последовательностей переключений полупроводниковых модулей трёхфазного трех- уровневого преобразователя с фиксирующими диодами, позволяющего осуществить переключение между различными последовательностями углов переключений без изменения фазы напряжения на входе преобразователя и без бросков тока и дополни- тельных переключений в силовой цепи в момент переключения; 5. Предложены применения разработанного алгоритма для АВН и АИН с целью использовать преимущества методов удаления и подавления отдельных гармонических составляющих. Подробно описан принцип работы алгоритма и приведены результаты математического моделирования. 6. Проведены экспериментальные исследования на лабораторном исследова- тельском стенде для проверки адекватности разработанных методов расчёта предва- рительно запрограммированных ШИМ последовательностей переключений полу- проводниковых модулей трёхфазного трёхуровневого преобразователя. Получен- ные экспериментальные результаты подтвердили адекватность предложенных методов на основе полученных двенадцати осциллограмм различных последова- тельностей переключений ПЗШИМ. 7. Проведены экспериментальные исследования на лабораторном иссле- довательском стенде для проверки адекватности алгоритма смены предвари- тельно запрограммированных ШИМ последовательностей переключений полу- проводниковых модулей трёхфазного трехуровневого преобразователя. Получен- ные экспериментальные результаты подтвердили адекватность и работоспособ- ность разработанного алгоритма на примере смены нескольких последовательно- стей переключений ПЗШИМ. 8. Предложенные методы расчета и алгоритм могут быть рекомендованы к применению в области проектирования трёхфазных трёхуровневых преобразо- вателей большой мощности для снижения потерь и улучшения качества преобра- зованной электроэнергии.