Глава 2, рис. 2.10), гармонический анализ напряжения АИН и тока статора
АД - с помощью стандартного анализатора Фурье пакета Симулинк. Исследования
проводились для АД АД 4AS100S4 (номинальная мощность Pn = 3 кВТ, напряжение Un
= 220 В, fn = 50 Гц, КПД = 0.8408, cos(fi)n = 0.82).
Результаты разложения кривых тока статора АД на гармонические составляющие
представлены в таблицах 4.1 – 4.4 и на рисунках 4.1 – 4.4 (совместно с
гармоническим составом напряжения АИН); данные представлены в относительных
единицах, за базовое было принято напряжение и ток первой гармоники (f = 50
Гц).
Рис. 4.1. Результаты гармонического анализа напряжения и тока в фазе А при
различных видах двуполярной коммутации и частоте модуляции 600 Гц (а) -
центрированная, б) – заднефронтальная, в) – переднефронтальная)
Рис. 4.2. Результаты гармонического анализа напряжения и тока в фазе А при
различных видах однополярной коммутации и частоте модуляции 600 Гц (а) -
центрированная, б) – заднефронтальная, в) – переднефронтальная)
Рис. 4.3. Результаты гармонического анализа напряжения и тока в фазе А при
различных видах двуполярной коммутации и частоте модуляции 6000 Гц (а) -
центрированная, б) – заднефронтальная, в) – переднефронтальная)
Рис. 4.4. Результаты гармонического анализа напряжения и тока в фазе А при
различных видах однополярной коммутации и частоте модуляции 6000 Гц (а) -
центрированная, б) – заднефронтальная, в) – переднефронтальная)
Таблица 4.1
Результаты разложения кривых токов нагрузки на гармонические составляющие
(двуполярная коммутация, установившийся режим, w=w0)
Вид коммутации
фронтальная
fШИМ = 0,6 кГц
центрированная
fШИМ = 0,6 кГц
фронтальная
fШИМ = 6 кГц
центрированная
fШИМ = 6 кГц
Номер
Гармоники
Ak/A1
1.0000
0.0025
0.0012
0.0022
0.0027
Ak/A1
1,0000
0.0002
0.0006
0.0009
0.0007
Ak/A1
1.0000
0.0023
0.0005
0.0002
0.0015
Ak/A1
1,0000
0.0026
0.0024
0.0015
0.0018
11
13
Kф
1.147376
1.120922
1.109999
1.1118
Kа
1.915317
1.685184
1.451849
1.453615
Kи
0.9496566
0.9850068
0.9982457
0.9985608
Кг
0.329901
0.1751416
.0593119
0.053709
Таблица 4.2
Результаты разложения кривых токов нагрузки на гармонические составляющие
(однополярная коммутация, установившийся режим, w=w0)
Вид коммутации
фронтальная
fШИМ = 0,6 кГц
центрированная
fШИМ = 0,6 кГц
фронтальная
fШИМ = 6 кГц
центрированная
fШИМ = 6 кГц
Номер
Гармоники
Ak/A1
1.0000
0.1231
0.0303
0.0053
0.0155
Ak/A1
1,0000
0.1069
0.0439
0.0013
0.0102
Ak/A1
1.0000
0.1072
0.0412
0.0014
0.0001
Ak/A1
1,0000
0.1077
0.0400
0.0004
0.0008
11
13
Kф
1.149736
1.140696
1.134831
1.132879
Kа
1.673131
1.72134
1.510077
1.50521
Kи
0.9794962
0.9807311
0.9921831
0.992171
Kг
0.20568
0.1992008
0.1257737
0.1258727
Таблица 4.3
Результаты разложения кривых токов нагрузки на гармонические составляющие
(двуполярная коммутация, щ=0)
Вид коммутации
фронтальная
fШИМ = 0,6 кГц
центрированная
fШИМ = 0,6 кГц
фронтальная
fШИМ = 6 кГц
центрированная
fШИМ = 6 кГц
Номер
Гармоники
Ak/A1
1.0000
0.0012
0.0006
0.0003
0.0002
Ak/A1
1,0000
0.0006
0.0009
0.0008
0.0008
Ak/A1
1.0000
0.0012
0.0007
0.0006
0.0010
Ak/A1
1,0000
0.0004
0.0012
0.0007
0.0009
11
13
Kф
1.11142
1.11117
1.110267
1.110454
Kа
1.552078
1.467533
1.44384
1.435889
Kи
0.9958931
0.9975533
0.9982365
0.9982395
Kг
0.09091038
0.0700807
0.05946622
0.05941497
Таблица 4.4
Результаты разложения кривых токов нагрузки на гармонические составляющие
(однополярная коммутация, щ = 0)
Вид коммутации
фронтальная
fШИМ = 0.6 кГц
центрированная
fШИМ = 0.6 кГц
фронтальная
fШИМ = 6 кГц
центрированная
fШИМ = 6 кГц
Номер
гармоники
Ak/A1
1.000
0.037
0.007
0.002
0.003
Ak/A1
1,000
0.030
0.011
0.001
0.002
Ak/A1
1.000
0.029
0.010
0.001
0.001
Ak/A1
1,0000
0.0308
0.0102
0.0009
0.0008
11
13
Kф
1.103462
1.104198
1.104283
1.104047
Kа
1.558558
1.527546
1.482158
1.479448
Kи
0.9967331
0.996764
0.9977364
0.9976901
Kг
0.08103069
0.08064536
0.06739832
0.06808805
Выбор частот модуляции fШИМ = 0,6 кГц и fШИМ = 6 кГц определялся из соображений
того, что АИН с ШИМ БВ должен иметь частоту коммутации, кратную 6*50 =300 Гц
(шесть состояний вектора при частоте выходного тока 50 Гц). Очевидно, что при
частоте первой гармоники ниже номинальной гармонический состав выходного
напряжения АИН и тока статора АД будет лучше.
Гармонический состав напряжения АИН характеризует отклонение выходного
напряжения АИН от синусоидального. Гармонический состав тока статора АД
показывает влияние несинусоидальности напряжения на момент АД и отличается от
гармонического состава напряжения АИН тем, что АД как активно-индуктивная
нагрузка является фильтром высших гармоник.
Как показывает расчёт коэффициентов, характеризующих отклонение формы кривых от
синусоидальной, наиболее близкими по своей форме к синусоидальной являются
кривые тока статора асинхронного двигателя при однополярной и двуполярной
коммутации вентилей с частотой коммутации вентилей fШИМ = 6 кГц. При этой
частоте коммутации вентилей форма кривых тока статора АД мало зависит от вида
коммутации – фронтальной или центрированной, в отличие от коммутации вентилей с
низкой частотой fШИМ = 0.6 кГц, при которой вид коммутации оказывает
значительное влияние на форму кривых токов, особенно при двуполярной коммутации
вентилей.
Наибольшее влияние на форму кривой тока при однополярной коммутац