Algoritmy řízení trakčního pohonu potlačující elektromagnetický hluk

Abstract

Elektromagnetický hluk je jedna ze složek akustického hluku vyzařovaného elektrickým pohonem, která vzniká v důsledku elektromagnetických sil a vibrací v elektrických strojích a dalších součástech pohonu. Použití střídače v moderních pohonech znamená zanesení nových frekvenčních složek do spektra napětí, proudu i elektromagnetického hluku. Tyto složky vznikají vlivem spínání polovodičových prvků střídače a závisí na způsobu, jakým je střídač řízen. Obvyklý způsob řízení pomocí pulsně šířkové modulace dává pohonu charakteristický zvuk.

Tato práce se zabývá možnostmi, jak lze vhodným řízením střídače a pohonu dosáhnout méně rušivého akustického projevu. Nejprve je popsán vznik hluku při obvyklém způsobu řízení pomocí pulsně šířkové modulace (PWM). Dále se zabýváme náhodnou pulsně šířkovou modulací (RPWM), která vznikla modifikací klasické PWM za účelem snížení hluku pohonu a která již byla v minulosti v literatuře popsána.

Kromě toho jsme navrhli vlastní řídící algoritmy založené na prediktivním řízení, které nahrazují modulaci při řízení střídače a vektorové řízení pohonu. Tyto algoritmy umožňují lépe řídit akustické projevy pohonu, zejména pak potlačit mechanické rezonance konkrétního pohonu.

Všechny algoritmy byly simulovány a testovány na laboratorním pohonu s asynchronním motorem napájeným ze střídače. Zejména prediktivní algoritmy poskytují značnou flexibilitu a lze je tak přizpůsobit i pro jiné pohony se střídavým motorem.