Модификация системы прямого управления на основе трёхуровневого автономного инвертора NPC с коммутацией случайной частоты

Регулируемые частотные преобразователи широко применяются в современных автоматизированных асинхронных приводах благодаря высокой эффективности и быстродействующим стратегиям управления. Алгоритмы управления частотными преобразователями делятся на две основные группы: с коммутацией постоянной частоты и с коммутацией случайной частоты. Исследования различных стратегий коммутации, выполненные в среде Matlab/Simulink, показывают, что коммутация случайной частоты обеспечивает лучшие характеристики за счёт значительного уменьшения амплитуды гармонических колебаний на разных частотах и снижения коммутационных потерь в транзисторах. В настоящее время преобразователи с коммутацией случайной частоты исследуются и применяются в системах прямого управления моментом. Традиционная система прямого управления на основе двухуровневого инвертора широко используется из‑за простоты и лёгкости реализации; однако такой подход приводит к значительным гармоническим искажениям тока на выходе двухуровневого преобразователя, подаваемого на статор двигателя, что вызывает сильные колебания момента независимо от скорости вращения, в результате — дополнительные потери в обмотках статора и снижение срока службы двигателя. Для повышения эффективности автоматизированных асинхронных приводов в статье предлагается алгоритм системы прямого управления на основе трёхуровневого NPC (neutral-point-clamped) инвертора с PI (пропорционно-интегральным) регулятором скорости. Предложенный алгоритм валидации проведён в среде Matlab/Simulink. Результаты показывают, что при отсутствии фильтрации гармоник коэффициент гармонических искажений тока статора составляет примерно 11%, а колебания момента — менее 5% от сопротивления крутящего момента. Колебания напряжения между двумя конденсаторами постоянного тока остаются практически неизменными в течение всего процесса.