Гармонический состав

Гармонический состав

11.11.2020

Гармонический состав тока определяет его форму сигнала и содержит в себе основную и побочные, высокочастотные гармоники, которые накладываются друг на друга.

На данный момент развитие тяговых электродвигателей находится на стадии, когда конструктивные изменения уже не возможны или нецелесообразны, и для того чтобы повысить эффективность того или иного двигателя, а так же снизить негативное воздействие на взаимодействующие с системой приборы безопасности и связи, разрабатываются и применяются методы подавления побочного гармонического состава

Методы подавления:

  • Через введения снаббер-конденсатора;
  • Через широтно-импульсную модуляцию;
  • Выборочное гармоническое устранение;
  • Рисунок справа показывает, что обобщенная ступень симметричной четверти волны - это форма сигнала напряжения, синтезируется (2м+ 1) - уровневым инвертором, где m это количеством углов переключения. Путем применения анализа ряда Фурье, амплитуда любой нечетной энной гармоники со ступенчатой формой сигнала может быть выражена как h n = 4 n π ∑ k = 1 m [ V k c o s ( n a k ) ] {displaystyle h_{n}={frac {4}{npi }}sum _{k=1}^{m}[V_{k}cos(na_{k})]} , (1)

    где Vk является k-ым уровнем напряжения постоянного тока, n является порядком нечетной гармоники, m количество углов переключения и ak угол переключения k. Согласно Рис. 16, a1 до am, должен удовлетворить а1 <а2 <• • • <аm <π /2.

    Тогда как амплитуды всех четных гармоник будут нулевыми.

    Для минимизации гармонического искажения и достижения нужной амплитуды фундаментального компонента, вплоть до m - 1 гармонической составляющей может быть удалена из формы сигнала напряжения. В целом старшие низкочастотные гармоники могут быть выборочно устранены путем надлежащего выбора углов среди разноуровневых инверторов, а высокочастотные гармонические составляющие могут быть удалены при помощи дополнительных фильтров.Согласно (1), для поддержания количества устраненных гармоник на постоянном уровне все углы переключения должны быть меньше, чем π/2. Однако, если углы переключения не будут удовлетворять этому условию, то схема не будет функционировать.

    В результате данная стратегия модуляции в основном обеспечивает узкий диапазон коэффициента модуляции, который является его основным недостатком. Например, в семиуровневой шаговой форме сигнала, ее коэффициент модуляции варьируется от 0,5 до 1,05. Если коэффициент модуляции ниже, чем 0,5 применение схемы все еще возможно, допустимые гармонические составляющие, которые можно устранить, уменьшаться с 2 до 1. Суммарный коэффициент гармонических искажений (THD) увеличится соответственно.