Методика исследования влияния высших гармонических напряжений на режимные параметры синхронного генератора с постоянными магнитами

Синхронные машины с постоянными магнитами, частотно-управляемые со стороны статора преобразователями частоты, выполненными на базе силовых транзисторов или полностью управляемых тиристорах, находят широкое применение в качестве двигателей и генераторов. Перспективно их применение и на транспорте, в том числе морском. Современные преобразователи частоты оснащены системой управления, базирующейся на синусоидальной широтно-импульсной модуляции. При формировании напряжения на выходе преобразователя, помимо основной гармоники, в составе напряжения находятся высшие гармонические составляющие, которые безусловно влияют на режимные параметры генератора (электромагнитный момент, мощность, токи). Для определения этого влияния разработана методика моделирования и исследования высших гармоник напряжения в системе "электрическая сеть – преобразователь частоты – синхронная машина с постоянными магнитами". Предложенная форма записи уравнений частотно-управляемой синхронной машины с постоянными магнитами позволяет относительно просто воспроизводить гармонический состав напряжения на выходе преобразователя частоты, оснащенного системой управления, выполненной на базе синусоидальной широтно-импульсной модуляции. Разработанная методика может быть применена для преобразователей с любым числом и составом гармонических составляющих напряжения, питающих статорную обмотку синхронной машины с постоянными магнитами. На конкретном примере продемонстрирована эффективность методики исследования влияния высших гармоник на режимные параметры машины. При этом исследование проводилось с учетом формы кривой напряжения, питающего обмотки синхронной машины, содержащей помимо основной гармоники 8-ю, 10, 11, 13, 14 и 16-ю гармонические составляющие, а мощность самой синхронной машины была равна 1 500 кВт.