两电平逆变器调制基本介绍

精品文档 1欢迎下载 两电平 SVPWM 技术的基本介绍 一 两电平逆变器 设直流电压为 Ud 以低压节点为零电位 若经 过逆变器得到的 PWM 波只有两种电平 即 Ud和 0 这种逆变器称为 两电平逆变器 如下图所示 ua ub uc为相电压 uab为线电压 VT1 VT3VT5 VT4 VT6VT2 Ud P N A B C uaN o a b c ua ub uc 在所示的三相拓扑结构中 VT1 VT6 以相隔 600的电角度依次导通 每个 IGBT 导通 1800 任一时刻有三个 IGBT 导通 并保证同桥臂的 只有一个导通 即 VT5 VT6 VT1 VT6 VT1 VT2 VT1 VT2 VT3 VT2 VT3 VT4 VT3 VT4 VT5 VT4 VT5 VT6 顺序 逆变器便可产生三相交流 电 二 电压矢量与磁链矢量轨迹 磁场磁链矢量与合成电压矢量的关系为 R 为tudtiRu pp 0 绕组电阻 此式中 R 忽略不计 当 t 0 时 0 则有 转换为极坐标表示 可有 0 tup 1 1 式中 j Re 精品文档 2欢迎下载 R 磁链幅值 L uR 3 2 逆变器输出线电压有效值 L u 给定角速度 f 是给定频率 f 2 与虚轴 j 的夹角 可以得出 与成正比 方向为磁链圆的切线方向 当在旋转 p u 一周时 连续按磁链圆的切线方向运动弧度 其轨迹与磁链圆 p u 2 重合 如下图所示 SVPWM 技术 空间矢量脉冲宽度调制技术 是通过控制电压的空 间矢量 使磁链轨迹逼近圆形 所以 SVPWM 调制方式具有谐波分 量小 转矩平稳 直流利用率高等优点 在调制中 开关器件的开 通与关断时刻的选取原则是三相输出合成电压矢量保证电动机磁通 轨迹为圆 当逆变器按六拍方式运行时 设磁链初始位置为 A 点 此时逆变 器输出电压矢量为 u3 按方向相同原则 磁链沿着方向 即 AB 3 u 方向移动 当到达 B 点时 若逆变器输出电压矢量为 则沿 BC 4 u 方向移动 以此类推 逆变器输出为 则沿着 5 u 6 u 1 u 2 u CD DE EF FA 方向移动 从而形成逆时针旋转的正六边形 此时 精品文档 3欢迎下载 形成磁链轨迹并不是圆形 谐波分量较大 为了使磁链轨迹更接近圆形 一是可以采取多个电压矢量连续切换 的方法 磁链轨迹为更接近圆形的多角形 可以在一定程度上使转 矩的脉动减少 谐波分量也进一步减少 二是电压矢量的选取原则 按照保持磁链幅值不变的原则 先设置一个磁链轨迹 其半径等于 给定值 再给定允许变化范围 也就是内外圆的距离 选 s s 取电压矢量 使得跟踪 满足下式 s us s 22 s ss s s 另外 可以通过引入零矢量的电压矢量合成法 此种方法将圆周等 分为若干小段 用两个相邻的电压矢量交替切换 使其合成矢量等 效为这段弧的弦 来近似这一小段弧 这样不断切换下去 形成一 个逼近圆形的正多边形 由于磁链轨迹是正多边形 控制更有规律 性 如下图所示 精品文档 4欢迎下载 如图所示 弦 ab 不一定和基本电压矢量方向一致 可用两个相邻的 基本矢量 u6 和 u1 交替切换 即在 a 点选择电压矢量 u6 向 c 点移动 经历一定时间到达 c 后 再选择电压矢量 u1 向 b 点移动 经历一段 时间到达 b 点 那么磁链轨迹就从 a 移到 b 按照上述方法以一定的 线速不断改变切换电压矢量 一段一段地切换下去 得到的磁链轨 迹就是一个逼近于圆的正多边形 由于每段相等 控制起来比较简 单 抑制谐波的效果也较好 三 电压矢量的作用时间的确定方法 精品文档 5欢迎下载 a b c u6 u1 3 以合成矢量 ab 为例 电压矢量的切换顺序为 u6 到 u1 由于矢量移 动线速恒定 所以矢量的持续时间与对于的轨迹长度成正比 即 p ututac 666 p ututcb 111 式中 t6 t1 分别为 u6 u1 持续时间 在实际中 从 a 到 b 的时间不一定为 t6 t1 为使磁通矢量移动的 角速度为给定的 通过引入零矢量 u0 和 u7 来调节从 a 到 b 移 动的总时间 由矢量合成图 依据正弦定理 可得 3 sin 3 2 3 2 3 2 sin 3 sin 60 d r UtT u ababac sin 3 2 3 2 3 2 sin sin 10 d r UtT u ababcb 得出作用时间 t1 t6 分别为 3 sin 6 0 MTt 精品文档 6欢迎下载 sin 1 0 MTt 160 0 ttTt d r U u M 3 2 式中 起始矢量 ac 与合成矢量 a