В этом посте Жак Сен-Мишель, научный директор Leroy-Somer, обсуждает влияние работы ШИМ на магнитный шум двигателя.
Большинство исследований магнитного шума предполагают, что токи имеют чисто синусоидальную форму; другими словами, при расчете волн MMF не присутствуют временные гармоники. Конечно, ШИМ вводит временные гармоники, которые мы сейчас введем.
Здесь вы можете увидеть форму волны напряжения и спектр напряжения ШИМ с использованием пространственно-векторной модуляции для двигателя, работающего на частоте 150 Гц с частотой прерывания 3 кГц.
Как можно видеть, напряжение между фазами (выделено синим цветом) представляет собой 3-уровневую ступенчатую функцию, тогда как форма сигнала от фазы к нейтрали представляет собой пятиуровневую ступенчатую функцию.
На следующем рисунке показан частотный спектр межфазного напряжения;
Как можно видеть, можно найти множество частот, следующих за двумя соотношениями:
В приведенном выше примере i, j, m и n являются целыми числами. Очевидно, что из спектра присутствуют не все эти частоты. Затем важно определить, какие из них действительно присутствуют, а также быть в состоянии предсказать, приведут ли они к прямым или обратным вращающимся волнам. Для того чтобы сделать это, необходимо более глубоко изучить алгоритм ШИМ.
Это показано для некоторых из них в следующем спектре
Конечно, эти гармоники напряжения будут создавать гармоники тока в соответствии с эквивалентным сопротивлением машины, и эти последние, в свою очередь, будут создавать вращающиеся силы MMF с тем же номером полюса, что и основная обмотка машины, вращающаяся вперед или назад.
Следовательно, в дополнение к терминам в MMF, связанным с основной частотой, можно также найти такие термины, как:
Некоторые из этих терминов, конечно, отсутствуют, как объяснено выше.
Выражение MMF теперь содержит гораздо больше членов, и оно еще хуже для MMF в квадрате, что позволяет определять бегущие волны магнитного давления, действующие на отверстие статора.
И мы увидим далее, что эти вклады могут привести к возникновению вредных шумовых волн, поскольку они будут сочетать высокие частоты с низкими порядками вибрации (или числом полюсов), которые, как известно, на сегодняшний день являются наиболее опасными.
Давайте, например, рассмотрим комбинацию основного вращающегося поля с одной из волн ШИМ;
Эти условия приведут к следующим волнам:
Оба они нежелательны:
Наконец, все волны, индуцированные ШИМ, находятся в одной и той же ситуации, как легко можно себе представить. Следовательно, риск довольно высок, поскольку эти частоты зависят от скорости и их очень много, чтобы возбудить на той или иной скорости один из этих вредных резонансов. На самом деле, волны, индуцированные ШИМ, могут возникать вокруг любой кратной частоты прерывания с интервалом, соответствующим частоте двигателя. Это верно для любого типа машины. По этой причине выбор правильной частоты измельчения очень важен для любой электрической машины, чтобы избежать недопустимого шума.
