Пульсації вихідного струму. Розрахунок частоти ШІМ

Розмах D і пульсацій струму залежить від індуктивності навантаження L, частоти ШІМ f _п та коефіцієнта заповнення t. Пульсації тим менші, чим більша індуктивність L, тому що при цьому зменшується швидкість зміни струму. Пульсації зменшуються також при підвищенні частоти ШІМ, оскільки при цьому струм, змінюючись з тією ж швидкістю, не встигає змінитися на періоді набагато. Коефіцієнт заповнення впливає більш складно. Розглядаючи діаграму рис. 3.1, в, бачимо, що у крайніх випадках t = 1 і t = 0 немає ніяких пульсацій напруги и _в: у першому випадку ця напруга дорівнює постійній величині u _ж, а у другому – нулю. Тому пульсації найбільші у середині діапазону зміни t.

Пульсації вихідного струму достатньо просто визначаються з урахуванням усіх гармонічних складових. Для середньої вихідної напруги u _в0(рис. 3.1, в) індуктивність L має нульовий опір, тому вона повністю проходить до навантаження, а до індуктивності прикладається різниця u_L= u _в – u _в0, яка позначена на рис. 3.1, в на одному періоді штриховкою. Згідно з законом електромагнітної індукції в інтегральній формі площа під напругою u_L на інтервалі t _i дорівнює приросту потокозчеплення Dy = L D i на цьому інтервалі:

(u _ж – u _в0) t _i = u _ж(1 – t)t T _п = L D i, (3.3)

звідки коефіцієнт пульсацій вихідного струму

, (3.4)

де і _в0 – постійна складова вихідного струму;

f _п = 1 /T _п– частота ШІМ.

Формула (3.4) підтверджує сказане відносно впливу коефіцієнта заповнення t на розмах пульсацій. На рис. 3.2 наведена ця залежність у відносних одиницях, де D і_m є максимальний розмах пульсацій струму при t = 0, 5.

Із (3.4) за заданим максимальним коефіцієнтом пульсації (при t = 0, 5) та індуктивності L якірної обмотки можна розрахувати потрібну частоту ШІМ або при заданій частоті визначити потрібну індуктивність L. Якщо фактична індуктивність якірної обмотки менша, то потрібен додатковий фільтровий дросель, який вмикається у вихідне коло послідовно з якірною обмоткою двигуна.