Явище комутаційної перенапруги в електроприводах на основі високошвидкісних ключів, постановка проблеми та огляд варіантів її вирішення

Анотація

У статті розглянуто проблему виникнення комутаційних перенапруг в електроприводах, побудованих на основі високошвидкісних напівпровідникових ключів, зокрема SiC-MOSFET та GaN-транзисторів. Показано, що використання напівпровідників із широкою забороненою зоною дозволяє значно підвищити частоту широтно-імпульсної модуляції, покращити динамічні властивості інвертора та зменшити габарити перетворювачів. Разом з тим, висока швидкість комутації зумовлює появу суттєвих перенапруг на клемах двигуна, що спричиняє прискорене старіння ізоляції та може призвести до передчасного виходу з ладу електричної машини. Проведено огляд основних підходів до зменшення або запобігання прояву цього явища, серед яких: використання синусоїдальних та RLC-фільтрів різних топологій основною метою яких є узгодження хвильових параметрів кабелю з його навантаженням (двигуном), застосування багаторівневих інверторів, а також спеціалізованих схем з діодами для обмеження рівня перенапруги. Результати роботи можуть бути використані при проєктуванні сучасних високодинамічних електроприводів.