Пульсації вихідного струму. Розрахунок частоти ШІМ

Розмах Dі 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 = LDi на цьому інтервалі:

(u_ж – u_в0) t_i = u_ж(1 – t)tT_п = LDi, (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 Dі_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.