Анализ пульсаций электромагнитного момента двухфазного асинхронного двигателя

Abstract

Асинхронный двухфазный электропривод является одним из наиболее перспективных для привода малых мощностей. В работе рассмотрены основные схемы, используемые в регулируемом электроприводе на базе двухфазного асинхронного двигателя, к их числу относится питание от трехфазного инвертора напряжения, а также схема на базе матричного преобразователя. Обосновано, что более целесообразной по экономическим соображениям является схема, предусматривающая питание двигателя от трехфазного инвертора. Для этой схемы проведен анализ способов формирования выходного напряжения с помощью широтно-импульсной модуляции. Для варианта, предполагающего использование пространственно-векторной широтно-импульсной модуляции, на основании спектрального анализа получен гармонический состав напряжений и токов двигателя, а также оценены пульсации электромагнитного момента. Доказано, что наличие таких пульсаций приводит к существенному снижению показателей качества регулирования системы управления электроприводом. Путем анализа уравнений, описывающих состояние двухфазной асинхронной машины, получены аналитические зависимости для статорных и роторных токов, а также электромагнитного момента машины. Результаты подтверждены моделированием методом конечных элементов в среде Ansoft Maxwell, а также с использованием модели с сосредоточенными параметрами в среде Matlab/Simulink.