Инверторы с прямым цифровым управлением

<2 3 4 5 678 >

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 U_dc/2. Если для формирования напряжения U_dc 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 (U_ф/U_dc)

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 U_x и U_x+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 U_dc, возможно формирование кругового годографа вектора результирующего напряжения с амплитудой 0,577 U_dc, что на 15 % больше амплитуды выходного напряжения для случая классической синусоидальной центрированной ШИМ.

Рис. 9.17. Сравнительный анализ различных методов ШИМ-модуляции

базовых векторов

<2 3 4 5 678 >

Дата добавления: 2021-04-21; просмотров: 339;