Инверторы с прямым цифровым управлением


Большинство выпускаемых сегодня преобразователей частоты для регулирования скорости вращения трехфазных двигателей обеспечивают управление инвертором напряжения в режиме синусоидальной центрированной (симметричной) широтно-импульсной модуляции.

Суть метода состоит в одновременном управлении на заданной несущей частоте (обычно 10-20 кГц) сразу всеми шестью ключами инвертора (рис. 9.16) таким образом, что в средних точках каждой стойки инвертора формируются волны синусоидального выходного напряжения U1, U2, U3, сдвинутые друг относительно друга на 120 электрических градусов. При этом верхний и нижний ключи всегда коммутируются в противофазе и максимальная амплитуда выходного сигнала равна половине напряжения на звене постоянного тока Udc/2. Если для формирования напряжения Udc использовать стандартный неуправляемый выпрямитель, то двигатель окажется недоиспользованным по напряжению примерно на 15 %.

Для того, чтобы обеспечить номинальные параметры исполнительного двигателя, разработчики были вынуждены идти на искажение формы выходного напряжения в зоне частот, близких к номинальной, т. е. переходить от синусоидальной формы выходного напряжения к трапецеидальной (в пределе к прямоугольной). Теория этого вопроса активно развивалась зарубежными и отечественными учеными на протяжении более чем 10 лет. Сегодня можно констатировать, что все теоретические вопросы решены и, более того, аппаратно поддержаныв конструкциях встроенных ШИМ-генераторов ряда специализированных микроконтроллеров серии MotorControl.

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
GND
 
U
 
U
 
U
 
A
 
B
 
C
 
VT1
 
VT2
 
VT5
 
VT3
 
VT6
 
VT4
 
Базовые векторы
 
U
X
=
U
X
(
A
,
B
,
C
)
 

X=0; 60; 120; 180; 240; 300

 

Сектор 6
 
U
(001)
 
U
(011)
 
U
(010)
 
O(111)
 
O(000)
 
U
OU1
 
Сектор 2
 
Сектор 1
 
Сектор 3
 
Сектор 4
 
U180(110)

 

Сектор 5

U240(100) U300(101)

Рис. 9.16. ШИМ – модуляция базовых векторов

 

Суть метода, получившего название широтно-импульсной модуляции базовых векторов (векторной ШИМ-модуляции), состоит в отказе от одновременной коммутации всех ключей инвертора и в переходе к коммутации между несколькими, заранее выбранными состояниями инвертора, каждое из которых соответствует определенному пространственному положению вектора результирующего напряжения, приложенного к двигателю. В табл. 9.1, показаны схемы включения силовых ключей и векторные диаграммы для наиболее часто используемого набора базовых векторов, соответствующего стандартной 6-тактной коммутации 1; 0,5; 0,5 (верхний ключ, два нижних или два верхних, нижний).

Схемы включения силовых ключей Таблица 9.1

Базовый вектор Схема включения и векторная диаграмма Фазные напряжения (Uф/Udc)
обозначение код UC Ub Ua
0(000)
c
 
 
 
b
 
 
 
a
 
 
 
O(000)
 
 
 

U0(001)

 
 
 
a
 
 
 
b
 
 
 
c
 
 
 
A B C
 
 
 

b
 
 
 
a
 
 
 
U
 
 

c -1/3 -1/3 +2/3
U60(011) A B C

b
 
 
 
a
 
 
 
U
 
 
 
 

c -2/3 +1/3 +1/3
U120(010)

b
 
 
 
U
 
 
 

c -1/3 +2/3 -1/3
U180(110)  

a
 
 
U
 
 
 
 

+1/3 +1/3 -2/3

Окончание табл. 9.1

 

U240(100)

b
 
 
 
c
 
 
 
a
 
 
 
U
 
 
 
 

    +2/3 -1/3 -1/3
U300(101)

 
a
 
b
 
c
 
A B C
 

b
c
 
a
 
U
 

-1/3 +2/3 -1/3
0(000)

a
 
b
 
A B C
 

a
 
b
 
c
 
c
 
(000)
 

               

 

Имея восемь базовых векторов, два из которых «нулевые» из за отключенного напряжения (0), а остальные сдвинуты в пространстве на 60 электрических градусов (рис. 9.17), можно воспроизвести любой требуемый вектор выходного напряжения путем переключения на периоде

ШИМ между двумя базовыми векторами текущего сектора Ux и Ux+60 и нулевыми векторами 0(000) и 0(111).

Как показано на рис. 9.17 а, в предельном случае, когда нулевые векторы не используются, годограф вектора результирующего напряжения представляет собой шестиугольник, описанный вокруг базовых векторов. С учетом того, что амплитуда базового вектора составляет 2/3 Udc, возможно формирование кругового годографа вектора результирующего напряжения с амплитудой 0,577 Udc, что на 15 % больше амплитуды выходного напряжения для случая классической синусоидальной центрированной ШИМ.

Рис. 9.17. Сравнительный анализ различных методов ШИМ-модуляции

базовых векторов

 



Дата добавления: 2021-04-21; просмотров: 403;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.013 сек.