空间电压矢量PWM.课件.ppt
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1、空间矢量脉宽调制空间矢量脉宽调制第第1 1节节 空间矢量理论基础空间矢量理论基础1. 1. 空间矢量理论空间矢量理论iAiBiC t t t t1 1 t t2 2 t t3 3FACBs在三相电机中,三相对称绕组通上相对称电流要在三相电机中,三相对称绕组通上相对称电流要产生一个空间磁势矢量产生一个空间磁势矢量F F(旋转磁势矢量)。我们(旋转磁势矢量)。我们认为磁势矢量认为磁势矢量F F是由一个对应的等效电流矢量产生,是由一个对应的等效电流矢量产生,称其为空间电流矢量称其为空间电流矢量空间电流矢量的定义:空间电流矢量的定义:)(323432jwjvuseieiii同样三相绕组上的电压构成空间
2、电压矢量同样三相绕组上的电压构成空间电压矢量)(323432jwjvuseueuuu旋转磁动势并不一定非要三相不可,除单相以外,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、二相、三相、四相、 任意对称的多相绕组,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中以两相最为简单ii t t t t1 1 t t2 2 t t3 3Fs它也可以写成空间电流矢量形式它也可以写成空间电流矢量形式ujbujbV)()(21由于二相系统比三相系统变量少,理论上多用二相由于二相系统比三相系统变量少,理论上多用二相而不用
3、三相。实际的三相需要变换成二相。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、功率不变变换的主要原则是变换前后磁势不变、功率不变2. Clarke 2. Clarke 变换变换AN2iN3iAN3iCN3iBN2i60o60oB图中绘出了图中绘出了A A、B B、C C和和 、 两个坐标系,取两个坐标系,取A A轴和轴和 轴重合。设三相绕组每相匝数为轴重合。设三相绕组每相匝数为N N3 3,两相绕组每相,两相绕组每相匝数为匝数为N N2 2写成矩阵形式,得写成矩阵形式,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
4、势在瞬时磁动势在 、 轴上的投影都应相等,即轴上的投影都应相等,即)2121(60cos60cosCBA3C3B3A32iiiNiNiNiNiN)(2360sin60sinCB3C3B32iiNiNiNiNCBA232323021211iiiNNii因变换前后总功率不变,匝数比应为因变换前后总功率不变,匝数比应为3223NNCBA232302121132iiiii即即从二相坐标系变换到三相坐标系从二相坐标系变换到三相坐标系iiiiiCBA2/32/12/32/10132AiBiCiii2/323233iiAiBi12123iiAiBiCiAiBiCiii3/23/23/2和和2/32/3变换器
5、的电路与符号变换器的电路与符号第第2 2节节 三相逆变器感应电机系统的矢量分析三相逆变器感应电机系统的矢量分析6 6脉冲方式的电流空间矢量轨迹脉冲方式的电流空间矢量轨迹逆变器的运行模式:逆变器的运行模式:612612、123123、234234、345345、456456、561561、612612,施加在电机定子绕组上的相电压是一施加在电机定子绕组上的相电压是一个六阶梯波电压个六阶梯波电压Ud+ +- -T1T5T3T4T2T6ABCntuanubnucntt101100110010011001V6V1V2V3V4V5165162132432435465如果将三相逆变器的上部元件的导通规定为
6、如果将三相逆变器的上部元件的导通规定为1 1、关、关断规定为断规定为0 0,则逆变器的工作状态可用二进制编码,则逆变器的工作状态可用二进制编码表示表示由电路得电压方程(不计电阻)由电路得电压方程(不计电阻)tuaniabctV6V1V2V3V4V5V6由电压方程得三相电流波形,如图由电压方程得三相电流波形,如图dtdiLvaadtdiLvbbdtdiLvcctLVIidcma322tLVIidcmb32tLVIidcmc3对指定的区域,代入空间矢量表达式对指定的区域,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可知,对每个区域空间电压矢量幅值为2Vd/3,2Vd/3,电电流的最大值是流
7、的最大值是)(32)(3432jcjbaeieiiti)(32)(3432jcjbaeueuutvdVtv32)()23()322(32)(mdmIjtLVIti当负载中含有电阻时当负载中含有电阻时6/)5 . 0(5 . 032TIILVmmdLTVIdm9dtdiLiRvssss通解是通解是/1)(tsssCeVRtiSVMSVM理论:时间间隔的推导理论:时间间隔的推导与矢量控制联系:在与矢量控制联系:在dqdq轴系上时间间隔的表达式轴系上时间间隔的表达式开关参考函数开关参考函数开关顺序的确定开关顺序的确定离散参考函数:减小开关损耗离散参考函数:减小开关损耗不同的矢量不同的矢量PWMPWM
8、比较比较SVMSVM的过调制的过调制电压频率比控制电压频率比控制低频运行模式低频运行模式高频运行模式高频运行模式SVMSVM的实现的实现Park Park 变换变换磁通矢量的确定与理想磁链轨迹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等当逆变器按状态S1、3、2、6、4、5、1动作,则在电动作,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。如果逆变器状态按器状态按S1、5、4、6、2、3、1变化,电机气隙空间磁链变化,电机气隙
9、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。变化的轨迹仍为正六边形,只是旋转方向发生了变化。 当当S0与与S7作用时,电机的端电压为零。它们不产生空间磁作用时,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势。将与各磁势相对应的电压Ui(SA SB SC)i=0,1,27,称为,称为“空间电压矢量空间电压矢量”。F2F3F6F4F5F1U3U4U5U2U1U60U4U3U2U5U6U10F0F7将电机与逆变器当作一个整体,不计定子绕组电阻。由于:将电机与逆变器当作一个整体,不计定子绕组电阻。由于: tdtdSSSuCBAi)(式中,式中, Ui(SA SB SC)为第
10、)为第i个开关状态时加在电机上的电压。个开关状态时加在电机上的电压。为电机内的总磁链。根据电压与磁链的上述关系,可用定为电机内的总磁链。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相绕相绕组重合,电压组重合,电压Ui(SA SB SC)可写成如下矢量形式:)可写成如下矢量形式: )()(00240120jCjBAdcBAieSeSSUSSSu i=0,1,2,3,4,5,6,7 当当i=1, U1(001)=Udej240在相平面是大小为在相平面是大小为d角度为角度为240度度的矢量;当的矢量;当i=5, U5(
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