电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt6-4变压变频调速系统.ppt
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6.4变压变频调速系统中的脉宽调制(PWM)技术早期六拍阶梯逆变器存在的主要问题逆变器一个工作周期中,其开关元件根据目标函数要求按一定规律作多次开工作,称为基于PWM控制技术的逆变器。前提:全控式电力电子开关的出现控制目标6.4.1正弦波脉宽调制(SPWM)技术2.PWM逆变器主电路及输出波形三相桥式PWM逆变器的双极性SPWM波形在模拟电子电路中,采用正弦波发生器、三角波发生器和比较器来实现上述的SPWM控制;改成数字控制后,开始时只是把同样的方法数字化,称作“自然采样法”。自然采样法的运算比较复杂,在工程上更实用的是简化后的“规则采样法”。由于PWM变压变频器的应用非常广泛,已制成多种专用集成电路芯片作为SPWM信号的发生器,后来更进一步把它做在微机芯片里面,生产出多种带PWM信号输出口的电机控制用的8位、16位微机和DSP芯片。6.4.2消除指定次数谐波的PWM(SHEPWM)控制技术特定谐波消去法的输出波形对图6-21的PWM波形作傅氏分析可知,其k次谐波相电压幅值的表达式为(6-26)式中Ud―变压变频器直流侧电压;i―以相位角表示的PWM波形第i个起始或终了时刻。6.4.3电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术电流滞环跟踪控制的A相原理图滞环比较方式的指令电流和输出电流三相电流跟踪型PWM逆变电路输出波形电流跟踪控制的精度与滞环的环宽有关,同时还受到功率开关器件允许开关频率的制约。◆当环宽选得较大时,可降低开关频率,但电流波形失真较多,谐波分量高;◆如果环宽太小,电流波形虽然较好,却使开关频率增大了。这是一对矛盾的因素,实用中,应在充分利用器件开关频率的前提下,正确地选择尽可能小的环宽。小结6.4.4电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术(或称磁链跟踪控制技术)问题的提出1.空间矢量的定义电压空间矢量的相互关系电压空间矢量的相互关系(续)2.电压与磁链空间矢量的关系近似关系磁链轨迹由式(6-41)和式(6-43)可得磁场轨迹与电压空间矢量运动轨迹的关系3.六拍阶梯波逆变器与正六边形空间旋转磁场主电路原理图开关工作状态开关状态表开关控制模式(a)开关模式分析(b)工作状态100的合成电压空间矢量(c)工作状态110的合成电压空间矢量(d)每个周期的六边形合成电压空间矢量(2)定子磁链矢量端点的运动轨迹六拍逆变器供电时电动机电压空间矢量与磁链矢量的关系也就是说,在/3所对应的时间t内,施加u1的结果是使定子磁链1产生一个增量,其幅值|u1|与成正比,方向与u1一致,最后得到图6-29所示的新的磁链,而依此类推,可以写成的通式磁链矢量增量与电压矢量、时间增量的关系4.电压空间矢量的线性组合与SVPWM控制基本思路线性组合的方法电压空间矢量的扇区划分电压空间矢量的6个扇区在常规六拍逆变器中一个扇区仅包含两个开关工作状态。实现SVPWM控制就是要把每一扇区再分成若干个对应于时间T0的小区间。按照上述方法插入若干个线性组合的新电压空间矢量us,以获得优于正六边形的多边形(逼近圆形)旋转磁场。开关状态顺序原则T0区间的电压波形小结3)每个小区间均以零电压矢量开始,又以零矢量结束。4)利用电压空间矢量直接生成三相PWM波,计算简便。5)采用SVPWM控制时,逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压,这比一般的SPWM逆变器输出电压提高了15%。