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第9章 空间电压矢量PWM.ppt

第9章 空间电压矢量PWM

askme765
2012-06-23 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第9章 空间电压矢量PWMppt》,可适用于工程科技领域

Powerelectronics电力电子学空间矢量脉宽调制Powerelectronics电力电子学空间矢量脉宽调制第节空间矢量理论基础空间矢量理论在三相电机中三相对称绕组通上相对称电流要产生一个空间磁势矢量F(旋转磁势矢量)。我们认为磁势矢量F是由一个对应的等效电流矢量产生称其为空间电流矢量空间电流矢量的定义:同样三相绕组上的电压构成空间电压矢量旋转磁动势并不一定非要三相不可除单相以外二相、三相、四相、……任意对称的多相绕组通以平衡的多相电流都能产生旋转磁动势其中以两相最为简单Fαβωs它也可以写成空间电流矢量形式由于二相系统比三相系统变量少理论上多用二相而不用三相。实际的三相需要变换成二相。变换的主要原则是变换前后磁势不变、功率不变Clarke变换 图中绘出了A、B、C和、两个坐标系取A轴和轴重合。设三相绕组每相匝数为N两相绕组每相匝数为N写成矩阵形式得三相总磁动势与二相总磁动势相等两套绕组任意瞬时磁动势在、轴上的投影都应相等即因变换前后总功率不变匝数比应为即从二相坐标系变换到三相坐标系和变换器的电路与符号第节三相逆变器-感应电机系统的矢量分析脉冲方式的电流空间矢量轨迹逆变器的运行模式:、、、、、、…施加在电机定子绕组上的相电压是一个六阶梯波电压如果将三相逆变器的上部元件的导通规定为、关断规定为则逆变器的工作状态可用二进制编码表示由电路得电压方程(不计电阻)由电压方程得三相电流波形如图对指定的区域代入空间矢量表达式可知对每个区域空间电压矢量幅值为Vd,电流的最大值是当负载中含有电阻时通解是SVM理论:时间间隔的推导与矢量控制联系:在dq轴系上时间间隔的表达式开关参考函数开关顺序的确定离散参考函数:减小开关损耗不同的矢量PWM比较SVM的过调制电压频率比控制低频运行模式高频运行模式SVM的实现Park变换磁通矢量的确定与理想磁链轨迹各开关状态下产生的磁势幅值相等产生的磁链大小也必然相等.当逆变器按状态S、、、、、、…动作则在电机气隙空间的磁通势的轨迹在复平面上为正六边形。如果逆变器状态按S、、、、、、…变化电机气隙空间磁链变化的轨迹仍为正六边形只是旋转方向发生了变化。当S与S作用时电机的端电压为零。它们不产生空间磁势。将与各磁势相对应的电压Ui(SASBSC)i=…称为“空间电压矢量”。将电机与逆变器当作一个整体不计定子绕组电阻。由于:式中Ui(SASBSC)为第i个开关状态时加在电机上的电压。Ψ为电机内的总磁链。根据电压与磁链的上述关系可用定子电压矢量来表示空间磁链矢量。将相平面的实轴与A相绕组重合电压Ui(SASBSC)可写成如下矢量形式:i=,,,,,,,当i=U()=Udej在相平面是大小为Ud角度为度的矢量当i=U()=Ud(ej)在相平面是大小为Ud角度为度的矢量。空间电压矢量在相平面上的位置与它产生的磁通矢量一致。磁链矢量增量的方向一定与电压矢量的方向相同。如果电机中有磁链矢量初始值则总磁链是这两个矢量的矢量和。零矢量作用时磁链矢量增量为零磁链不移动。磁链矢量是作用在其上的电压矢量的积分:磁通轨迹PWM是利用这8个矢量(个非零矢量、二个零矢量)进行合理组合并调控选用矢量的作用时间使磁链轨迹尽可能地逼近圆形。逼近圆形的方法很多现以折线逼近法为例说明磁通轨迹PWM的基本方法。将圆周等分得到个区域每个区域有两个矢量相交。按顺时针方向第一个为主矢量第二个为辅助矢量。每个区域仅选择主、辅和零矢量作用。用折线来逼近圆弧。一般非零矢量作用时间都小于磁链扫过该区域的时间。为使定子磁链的平均速度与设定值相同多余的时间应由零矢量承担。因为零矢量作用时定子磁链静止不动。选择零电压矢量S或S的根据是空间电压矢量一次只能移动一个数字位的距离。即可以从变到而不可从变到。当空间电压矢量每次移动两位或三位数字距离时逆变器的输出电压脉冲中就会出现反极性脉冲导致反向转矩。为防止转矩与转速的过分波动零矢量要分散施加。所以在区间()中当加入零电压矢量后各矢量的作用顺序是:→()→→→()→。各矢量作用的时间的计算:假设电机在空间电压矢量U和U的激励下定子磁链矢量从点A移动到点B。磁链矢量从Ψ(蓝)变为Ψ(红)磁链增量为ΔΨ磁链扫过的角度Δα=ωΔtN为磁链圆的等分份数。f为定子电压频率对N和Δt有两种处理方法:一种是把调频范围分成若干区段在每一个区段内保持N=常数因而Δt随着f的变化而变化。N的值一定要是的倍数以便使ΔΨ的终点落在区间的终点上。另外一种处理方法是在整个调频范围内使Δt等于常数。这时N是随f而变化的N不一定是的倍数。前一种处理方法为同步调制后一种为异步调制。在恒压频比下磁链为常数所以磁链轨迹的半径不变。设U、U矢量作用的时间分别为T、T根据正弦定理有:一般来说非零矢量的作用时间都小于磁链扫过该区域的时间。为使定子磁链的平均速度与设定值相同多余的时间应由零矢量承担:要使逆变器输出三相电压四分之一周期偶对称半周期奇对称且相位互差π则φ应取:空间电压矢量PWM是借助空间电压矢量概念发展起来的一种PWM算法。它不但可用于逆变器-电机系统也可以用在其它三相系统。与上一节不同它的矢量分区如图。主要是要解决矢量的选择切换与作用时间问题。参考电压矢量uref在二维静止坐标系α轴、β轴的分量uα、uβ以及PWM的计算周期为已知量通过分析可以得到如下的规律:则A=否则A=则B=否则B=则使C=否则C=如果如果如果可以得到扇区号:N=ABC计算在不同扇区内两个相邻电压矢量的作用时间可以归纳为个值X、Y、Z的计算:对于不同的扇区TT按表取值赋值后还要对TT进行饱和判断。若则取:计算空间电压矢量切换点为输出SVPWM波形将taon、tbon、tcon与一个三角波比较当三角波的值大于相应的控制信号值时输出PWM波形。SVPWM的算法有多种。例:根据SPWM作出空间磁链的轨迹 在三分频调制时磁链轨迹是一个正边形。调幅将只影响零矢量与非零矢量的比例。矢量次序:---------------------。。。在相平面上磁链不为正对称图形。实际上载波比不是的倍数不能使波形对称。矢量次序:-----------在分频调制时磁链轨迹是一个对称边形。图未按比例做。零矢量不是等宽度的。

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