Оцінка ефективності енергетичних характеристик асинхронного двигуна з використанням частотного перетворення з широтно-імпульсною модуляцією

Анотація

Об'єктом дослідження є трифазний перетворювач частоти (ПЧ) з некерованим випрямлячем та широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ) вихідної напруги, що використовується для частотного регулювання асинхронних двигунів (АД). Проблема, що потребує вирішення, полягає у підвищенні енергоефективності електроприводу та точності регулювання швидкості при одночасному зменшенні гармонійних спотворень напруги та струму, що особливо важливо для промислових установок, що працюють у безперервному або змінному режимі. У роботі в середовищі Mathcad розроблено математичну модель ПЧ, що включає силову схему, алгоритм генерації ШІМ та залежності для розрахунку коефіцієнта потужності, ККД та повного коефіцієнта гармонійних спотворень (КГС). Модель дозволяє виконувати параметричні дослідження впливу частоти та амплітуди вихідної напруги на енергетичні показники приводу з високим ступенем деталізації. Результати моделювання показали, що оптимізований синусоїдальний алгоритм ШІМ з упорядкованим розподілом комутацій зменшує КГС на 18–22% та збільшує коефіцієнт потужності до 0,94–0,96 завдяки більш рівномірному розподілу гармонік у спектрі та зменшенню реактивних втрат. Перевагою запропонованої моделі є здатність адаптуватися до різних режимів роботи АД та умов навантаження без зміни структури силової частини, що розширює її практичне застосування. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні та модернізації промислових електроприводних систем, насосних та вентиляторних агрегатів, а також в автоматизованих комплексах, де потрібне економічне, надійне та високоточне керування швидкістю. Це також дозволяє проводити перевірку чутливості та налаштування контролера для оцінки стратегій ШІМ в реальних межах