ИССЛЕДОВАНИЕ ПУЛЬСАЦИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МОМЕНТА В ПРЕЦИЗИОННОМ СЕРВОПРИВОДЕ ПРИ СИНУСОИДАЛЬНОЙ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Томасов В.С., Усольцев А.А., Вертегел Д.А., Денисов К.М.  Исследование пульсаций электромагнитного момента в прецизионном сервоприводе при синусоидальной широтно-импульсной модуляции  // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 2. С. 359–368. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-2-359-368

Предмет исследования.Исследованы факторы снижения пульсаций электромагнитного момента в прецизионном приборном электроприводе с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией на базе вентильного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов. Продемонстрировано, что оценка пульсаций электромагнитного момента не может быть основана только на спектральных характеристиках фазного напряжения или тока. Метод основан на представлении синусоидальной широтно-импульсной модуляции как частного случая пространственно-векторной модуляции. Предложенный метод позволяет производить оценку пульсаций электромагнитного момента по полному годографу вектора тока статора. Основные результаты. Представлены результаты моделирования электропривода в среде MATLAB/Simulink. Показано, что изменение нагрузки, алгоритма модуляции или фазового смещения сигнала развертки приводит к существенному изменению пульсаций электромагнитного момента двигателя и требует исследования влияния этих факторов при оптимизации характеристик приборного привода с двигателем переменного тока. Отмечено явление низкочастотной модуляции пульсаций электромагнитного момента, которое возникает в результате взаимодействия интергармоник – гармоник с частотой выше частоты основной гармоники, но не кратных ей. Показано, что причиной возникновения интергармоник в электроприводе с широтно-импульсной модуляцией является отсутствие синхронизации частот модуляции и развертки. Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение при проектировании прецизионных электроприводов.

1. Томасов В.С., Усольцев А.А., Вертегел Д.А. Особенности использования многоуровневых инверторов в системах прецизионного сервопривода // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61. № 12. С. 1052–1059. doi: 10.17586/0021-3454-2018-61-12-1052-1059
2. Tomasov V.S., Usoltcev A.A., Vertegel D.A., Strzelecki R. Space vector modulation in multilevel inverters of the servo drives of the trajectory measurements telescopes // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. V. 60. N 7. P. 624–636. doi: 10.17586/0021-3454-2017-60-7-624-634
3. Садовников М.А., Томасов В.С., Толмачев В.А. Прецизионный электропривод для оптических комплексов контроля космического пространства. Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54. Т 6. С. 81–86.
4. Вертегел Д.А. Исследование алгоритма пространственно-векторной модуляции в многоуровневых инверторах напряжения // Альманах научных работ молодых ученых Университета ИТМО. 2018. Т. 1. С. 273–275.
5. Tomasov V., Usoltsev A., Zolov P., Gribanov P. The effect of space vector modulation algorithm on characteristics of three-phase voltage inverter for drives of optical telescopes // Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences. 2017. V. 65. N 5. P. 629–637. doi: 10.1515/bpasts-2017-0068
6. Tomasov V.S., Usoltsev A.A. Comparative analysis of the energy efficiency of the scalar and space-vector PWM in a three-phase inverter // Russian Electrical Engineering. 2014. V. 85. N 2. P. 111–114. doi: 10.3103/S1068371214020126
7. Wang L., Hao S., Hao M., Song B. A hybrid PWM strategy combining modified SpaceVector and sinusoidal pulse width modulation methods // Proc. 11^th World Congress on Intelligent Control and Automation. 2014. P. 4431–4434. doi: 10.1109/wcica.2014.7053459
8. Zhou K., Wang D. Relationship between space-vector modulation and three-phase carrier-based PWM: a comprehensive analysis // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2002. V. 49. N 1. P. 186–196. doi: 10.1109/41.982262
9. Bowes S.R., Holliday D. Comparison of pulse-width-modulation control strategies for three-phase inverter systems // IEE Proceedings: Electric Power Applications. 2006. V. 153. N 4. P. 575–584.doi: 10.1049/ip-epa:20050334
10. Чаплыгин Е.Е. Спектральное моделирование преобразователей с широтно-импульсной модуляцией. Москва, МЭИ, 2012. 48 с.
11. Holmes D.G., Lipo T.A. Pulse Width Modulation for Power Converters. Principles and Practice. NewYork: Wiley-IEEEPRESS, 2003. 734 p.
12. Brükner T., Holmes D.G.Optimal pulse-width modulation for three-level inverters // IEEE Transactions on Power Electronics. 2005. V. 20. N 1. P. 82–89. doi: 10.1109/TPEL.2004.839831
13. Stumpf P., Jardan R.K., Nagy I. Subharmonics generated by space vector modulation in ultrahigh speed drives // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2012. V. 59. N 2. P. 1029–1037. doi: 10.1109/TIE.2011.2148683

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License