Синтез напряжений равномерных широтно-импульсных модуляций при временном регулировании

Abstract

В статье рассматривается задача синтеза и качественной оценки гармонического состава одно- и многократных широтно-импульсных модуляций (ШИМ) напряжений при временном регулировании, являющемся, наряду с амплитудным, частотным и фазовым, одним из способов управления асинхронным двигателем. Сущность временного регулирования состоит в том, что при нем изменяется пауза после каждых двух разнополярных импульсов однократных ШИМ или двух разнополярных последовательностей импульсов многократных ШИМ. Особенностью временного регулирования является то, что двигатель в области малых сигналов управления имеет повышенную чувствительность и хорошую линейность механических характеристик во всем диапазоне регулирования. Получены аналитические выражения параметров ШИМ импульсов αi и τi, позволяющие значительно упростить процесс формирования и реализацию временного регулирования с использованием табличных или индексно-табличных способов. Благодаря этим аналитическим выражениям можно не только определить амплитуду * nU напряжения n-й гармоники, но и провести качественную оценку гармонического состава выходных напряжений при временном регулировании. Установлено, что при регулировании частоты гармоник ωi = ω0/q изменяются обратно пропорцио-нально величине параметра q и происходит замещение основной частоты ω0 частотами высших гармоник. Предлагаемый подход позволяет синтезировать напряжения равномерных одно- и многократных ШИМ, провести их сравнительный и качественный анализ, а полученные выражения могут быть использованы при моделировании работы электродвигателя переменного тока. Лучшими показателями по критерию минимума гармонических составляющих и максимума коэффициента несинусоидальности Kнс при временном регулировании обладают напряжения многократных ШИМ, при формировании которых использовано ступенчатое эталонное напряжение, имеющее четное число ступенек в полупериоде и содержащее паузу на нулевом уровне.