Diminishing torque pulsation in induction motors powered by pulse/width modulated inverters

Abstract

Induction motors fed from a non-sinusoidal voltage source are subjected to augmented losses and parasitic torques, 30th phenomena are due to higher harmonics in the supply source. Parasitic torques can be classified according to the dependence on time. Torques invariable with time are insignificant in magnitude and are not further analysed in the following paper. Time dependant torques have a pulsating character and their integral over a full period equals zero. However, they do cause a fluctuation in the motor speed. Of considerable disadvantage is the fact that their magnitude is not particularly dependent on the load. Therefore, their full import is felt even under no-load operation. Pulsating torques have an unfavourable effect particularly on group drives and during speed control in the low revolution range where it is difficult to introduce various sorts of feedback. Upon clarification of physical phenomena which take place in induction motors fed from pulse-width modulated inverters it is possible to propose improvements in the supply voltage. Such arrangements practically eliminate low-frequency torques which are most dangerous from the point of view of speed fluctuation. Bei Asynchronmotoren, die aus einer Quelle nichtsinusförmiger Spannung gespeist werden, treten hohere Verluste und parasitäre Momente auf. Beide Erscheinungen sind die Folge höherer Zeitharmonischen in der Speisespannung. Parasitäre Momente teilt man vom Standpunkt ihrer Zeitabhängigheit ein. Die nach der Zeit unveranderlichen sind vernachlässigbar klein und können daher unbeachtet bleiben. Die nach der Zeit veränderlichen Momente weisen Pulsations-charakter auf und ihr Integral in einer Periode ist gleich Null. Sie verursachen jedoch Schwankungen der Motorwellen-Drehzahl. Ein besonders störender Umstand besteht darin, dass ihr Wert von der Belastung ziemlich unabhängig ist, so dass sie auch bei Leerlauf voll zur Geltung kommen. Besonders lästig ist ihr Einfluss vor allem bei Gruppenantrieben, die mit einem geringen Trägheitsmoment arbeiten, und bei der Drezahlregelung in Richtung zu den geringsten Werten, da dabei eine Einfuhrung verschiedener Rückkopplungen schwierig ist. Aufgrund einer Erläuterung der physikaliscnen Vorgange in einer Asyncnronmascnine bei speisung aus einem Wechselrichter mit Puls-Breit Modulation können Anpassungen der Speisespannung vorgeschlagen werden. Diese Anpassungen beseitigen praktisch die vom Gesichtspunkt der Drezahlschwankungen gefährlichsten Pulsationsmomente mit geringer Frequenz.