Рассмотрен процесс широтно-импульсной модуляции в системе преобразователь - электродвигатель. Отмечается, что основной задачей широтно-импульсной модуляции напряжения, формируемого электронно-ключевым преобразователем в системе преобразователь - электродвигатель, является снижение пульсаций тока на периоде модуляции. Доказано, что динамический процесс изменения тока в электрической машине на периоде широтно-импульсной модуляции можно аппроксимировать R, L-фильтром. Установлено, что важнейшей задачей широтно-импульсной модуляции является минимизация ошибки модуляции по току в электродвигателе. Выполнен анализ возможных критериев оценки качества процесса модуляции в системах управления электроприводом. Показано, что в качестве критерия оптимальности для оценки качества модуляции в системе преобразователь - электродвигатель целесообразно использовать интегральный квадратичный критерий относительной ошибки, названный локальной дисперсией тока, а также среднее значение локальной дисперсии тока на периоде модулирующей функции, названное интегральной дисперсией тока. Рассмотрен процесс однофазной модуляции на однофазной нагрузке. Получены аналитические оценки дисперсии тока нагрузки для данного процесса. Записано условие, при котором дисперсия тока принимает минимальное значение. Исследована эффективность оптимизации широтно-импульсной модуляции по критерию дисперсии тока. В качестве базового значения дисперсии принята средняя дисперсия токов в нагрузке при центрально-симметричном расположении импульсов на интервале модуляции. Получено выражение, позволяющее оценить эффективность оптимизации дисперсии тока с учетом приращения центра интервала модуляции. Построена зависимость, иллюстрирующая эффективность оптимизации по критерию смещения импульсов относительно центра интервала широтно-импульсной модуляции от относительной частоты модуляции при различных амплитудах модулирующего напряжения. Получено выражение для оценки среднего значения локальной дисперсии тока на полупериоде модулирующей функции.
The process of pulse width modulation (PWM) in the converter - electric motor system is considered. It is noted that the main task of pulse-width modulation of the voltage generated by the electron-key converter in the converter - electric motor system is to reduce current pulsations during the modulation period. It is proved that the dynamic process of changing the current in an electric machine on the PWM period can be approximated by an R, L-filter. It is established that the most important task of PWM is to minimize the current modulation error in the electric motor. The analysis of possible criteria for assessing the quality of the modulation process in electric drive control systems is carried out. It is shown that as an optimality criterion for assessing the quality of modulation in a converter - electric motor system, it is advisable to use an integral quadratic criterion of relative error, called local current dispersion, as well as the average value of local current dispersion over the period of the modulating function, called integral current dispersion. The process of single-phase modulation on a single-phase load is considered. Analytical estimates of the load current dispersion for this process are obtained. A condition, under which the current dispersion takes a minimum value, is recorded. The efficiency of pulse-width modulation optimization by the criterion of current dispersion is investigated. The average dispersion of currents in the load with a centrally symmetric arrangement of pulses on the modulation interval is taken as the base value of the dispersion. An expression that allows us to evaluate the efficiency of optimizing the current dispersion, taking into account the increment of the center of the modulation interval, is obtained. The dependence illustrating the efficiency of optimization by the criterion of pulse displacement relative to the center of the PWM interval on the relative frequency of modulation at different amplitudes of the modulating voltage is constructed. An expression is obtained for estimating the average value of the local current dispersion over the half-period of the modulating function.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.