Текущее состояние. Преобразователи частоты генерируют гармоники, которые вызывают искажения напряжения и тока, что может привести к сбоям в работе оборудования. В этой связи актуальность исследования заключается в снижении гармонических искажений посредством применения стохастической широтно-импульсной модуляции, что позволяет повысить надежность и долговечность электрических систем.

Решаемая научная проблема. При использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с постоянной частотой коммутации, включая базовую синусоидальную ШИМ и модифицированные варианты: ШИМ с предмодуляцией или векторная ШИМ, возникают две ключевые проблемы. Первая — генерация высокочастотных гармоник, что затрудняет обеспечение электромагнитной совместимости и отрицательно сказывается на работе соседних электронных устройств. Вторая — возможность возникновения резонансных явлений с элементами системы, такими как фильтры и нагрузки, что усиливает гармоники, искажает ток и снижает эффективность и стабильность системы. Для устранения пакетов высших гармонических составляющих без ухудшения энергетических и динамических характеристик асинхронного привода, а также для снижения коммутационных потерь, целесообразно применять стохастической ШИМ с ограничением частоты коммутации.

Методы исследования. Анализ актуальных публикаций по теме исследования «Структура и алгоритмы управления многодвигательного тягового электропривода роботизированных комплексов горной промышленности» и компьютерные эксперименты с помощью программного обеспечения Matlab/Simulink на базе научного центра «ОЦ цифровых технологий».

Детали исследования. Результаты исследования могут быть использованы в проектировании и разработке многодвигательной системы управления автоматизированного асинхронного привода.

Заключение. Применение стохастической ШИМ является эффективным решением для устранения пакетов высших гармоник в спектре выходного напряжения трехуровневого инвертора с фиксированной нейтральной точкой. Этот метод позволяет сохранить управляемость системы, одновременно снижая уровень коммутационных потерь. Преимущество данного подхода также заключается в равномерном распределении гармоник, что минимизирует их влияние на качество выходного напряжения и повышает общую эффективность системы.

Разработана новаторская таблица переключения напряжения, предназначенная для системы прямого управления асинхронными электроприводами и основанная на шестипозиционном релейном регуляторе крутящего момента. Такой подход обеспечивает высокую точность и стабильность управления, что особенно важно при изменяющихся рабочих нагрузках. Эффективность предложенной таблицы управления была оценена с использованием моделирования в Matlab/Simulink для различных рабочих нагрузок при номинальной скорости привода.

Результаты показали, что предложенный алгоритм позвоялет повысить КПД на 2% по сравнению с традиционными методами и снижает коммутационные потери на 15% в переходных режимах и на 2% в установившемся режиме.

Дальнейшие исследования могут сосредоточиться на адаптации стратегии к различным условиям эксплуатации для повышения универсальности метода. Перспективным направлением является также интеграция с другими системами автоматизации для создания более адаптивных и комплексных систем управления, соответствующих современным требованиям производства.