Елиминиране на общорежимните токове в отворени индукционни моторни задвижвания – нова 120° PWM техника
Подробен технически анализ и експериментална валидация на нова PWM стратегия за пълно елиминиране на общорежимните токове в open-end индукционни мотори. Статията разглежда теорията, симулациите и практическите резултати, с доказана ефективност и запазена DC шинна използваемост.Източник:
A. Chakrabarti, A. Saha, S.K. Biswas – A Technique for Eliminating Common Mode Currents in Open End Induction Motor Drives, IEEE PEDES 2018
Достъпно през Sci-Hub: https://sci-hub.st/10.1109/PEDES.2018.8707883
1. Въведение
В системите с отворено навиване на индукционен двигател се използват два отделни трифазни инвертора, които подават напрежение към намотките на двигателя от двата му края.⚠ Когато двата инвертора са захранвани от общ DC източник, възниква проблем с общорежимното напрежение (CMV), което поражда нулева последователност токове (zero-sequence currents).
Нежелани ефекти:
Допълнителни загуби в намотките
Повишено електромагнитно излъчване- ⚙ Намалена надеждност и по-високи експлоатационни разходи
2. Същност на предложената техника
Използва се стандартният Space Vector PWM, но с фазово изместване от 120° между двата инвертора, вместо обичайните 180°.
Това води до пълно елиминиране на третата хармонична – основен източник на общорежимното напрежение.
Резултат:- Няма резултантно CMV между инверторите
- Не протича общорежимен ток
- Запазва се ефективността на DC шината
3. Теоретична обосновка
Формулата за моментното общорежимно напрежение е:
v0=va+vb+vc3v_0 = \frac{v_a + v_b + v_c}{3}v0=3va+vb+vc
В стандартна конфигурация с 180° фазово отместване, третата хармонична се събира в синфаза → голямо CMV. При 120° фазово изместване, третата хармонична се измества с 360° и взаимно се унищожава.⚙ 4. Ефективност на DC шината
Резултати от анализа:- Стандартен 3-лвл инвертор: макс. 70.07%
- При CMV елиминиране чрез ограничени състояния: 61.24% (загуба ~15.5%)
- Предложената техника: 69–70% – без реална загуба
Тайната е в инжектиране на трета хармонична в модулиращия сигнал, което увеличава основната компонента с ~15.5%, без да се вкарва CMV.
5. Експериментална валидация
Симулации:
- 2 × 3-лвл NPC инвертора, общ DC източник
- CMV ≈ 0.5 V RMS (при 81.7 V RMS за всеки инвертор поотделно)
- THD на тока: 1.85%, трета хармонична < 1%
Реални тестове (2 HP, 415 V, 4 полюса):
- PWM честота: 7 kHz, DC линк: 600 V
- Линейно напрежение: 415 V RMS
- DC bus utilization: 69.16%
- CMV на двигателя: 4.29 V RMS
- THD на тока: 1.85%
6. Предимства
Премахване на общорежимните токове без загуба на ефективност- 🛠 Опростена реализация – възможно е генериране на всички PWM сигнали от един контролер
- Подходящо за многонивови инвертори с всякакъв брой нива
Без нужда от скъпи пасивни филтри
7. Заключение
Предложената техника с 120° фазово изместване е универсално, ефективно и лесно за прилагане решение за елиминиране на общорежимните токове при отворени индукционни моторни задвижвания.
Тя комбинира висока ефективност, проста реализация и надеждност – ключови фактори за модерните индустриални приложения.
Пълният текст на изследването е достъпен във форума като прикачен файл.Източник: Форум линк
Автор: Тони Ангелчовски | Ексклузивно за DTGaraGe 
Копирането и препубликуването без разрешение не е позволено 
Подкрепи проекта: https://dtgarage.eu/donate