Компенсація вищих гармонік струмів, спожитих тяговим асинхроним електроприводом

Abstract

EN: Класичним методом боротьби з вищими гармоніками тягових струмів на електрорухомому складі є застосування пасивних фільтрів низьких частот різної конфігурації. Проте даний метод має значні недоліки, а саме зумовлює значні масо габарити, має суттєву вартість, а також має досить низьку ефективність подавлення низькочастотних гармонік тягових струмів. Це зумовлює необхідність подальшого пошуку можливостей зменшення емісії вищих гармонік від тягових інверторів шляхом впровадження не додаткових пристроїв-фільтрів, а впровадження більш ефективних алгоритмів управління тяговими інверторами, які обумовлюють покращення показників електромагнітної сумісності. На базі виконаного аналізу спектрів вищих гармонік вхідних струмів від автономних інверторів напруги при реалізації різноманітних алгоритмів, як одноразової модуляції так і ШІМ, запропоновано компенсаційний алгоритм управління тяговими інверторами напруги, який за рахунок синхронізації систем керування та взаємного зсуву сигналів керування силовими ключами в окремих мостах на час компенсації дозволяє реалізувати взаємну компенсацію вищих гармонік вхідних струмів, чим досягається поліпшення коефіцієнту пульсації вхідного струму.

EN: The classical method of combating higher harmonics of traction currents on an electric rolling stock is the use of passive low-pass filters of various configurations. However, this method has significant drawbacks, namely, it causes significant mass dimensions, has a significant cost, and also has a sufficiently low efficiency of suppressing low-frequency harmonics of traction currents. This calls for a further search for ways to reduce the emission of higher harmonics from traction inverters by concentrating not additional filter devices, but the introduction of more efficient control algorithms for traction inverters that lead to improved electromagnetic compatibility. Proposed the synchronization of the control systems of several parallel connected independent voltage inverters powered from the same network and realization of the mutual shift of the key control signals for the compensation time makes it possible to realize the compensation effect of the higher harmonics of the input currents, thus achieving a significant improvement in the ripple ratio of the input current and the DC harmonic distortion factor. The simulations carried out have confirmed that the proposed algorithm for compensation of higher harmonics in the multi-invertor system allows to significantly reduce the emission of higher harmonics into the power supply network when realizing single-pulse and pulse-width modulation modes. The proposed compensation method is applicable not only for the electric rolling stock, but also for any multi-invertor system powered from the common electrical network.