Векторная ШИМ

Под векторной ШИМ понимаем такую ШИМ, когда длительность импульсов управления определяется с помощью результирующего (обобщенного) вектора.

Обозначим:

Время и соответствуют состоянию: 000, 111. А времена и – рабочие времена.

Три сигнала управления, сдвинутых на 10 эл.град.

Результирующий вектор:

– постоянный коэффициент.

При векторной ШИМ как правило времена и определяются через составляющие результирующего вектора в αβ-осях.

определяется:

, – ортонормированные оси.

Система координат , является косоугольной.

Задача: найти

Т – матрица преобразования координат орт.

, , , – направляющие.

Матрица преобразования координат:

Определим матрицу :

Отсюда находим:

Задача: нужно определить в каком мы секторе находимся.

Аргумент:

Величина соответствует номеру сектора.

При переходе в другой сектор для нахождения времени и необходимо воспользоваться матрицей поворота.

– угол поворота.

S – номер сектора, S = 0, 1, 2, 3, 4, 5.

Матрицу T надо преобразовать в матрицу сектора T^S:

В зависимости от того, как определяются времена и , различают различные виды ШИМ. Рассмотрим следующие методы.

1 метод. . Т.е. . Это называется SVPWM – “спейс” вектор (пространственный вектор).

Достоинства:

1. при space-векторе появляется наилучший гармонический состав выходного тока инвертора (минимальной содержание высших гармоник).

2. амплитуда основной гармоники на 15% больше, чем при классической скалярной синусоидальной ШИМ:

Амплитуда основной гармоники при классической скалярной синусоидальной ШИМ:

Из этой картинки видно, что амплитуда основной гармоники модулирующего сигнала может быть на 15% больше (только в этом случае модулирующий сигнал начинает превышать опорный сигнал).

Управляющие сигналы при SVPWM:

При такой форме управляющего сигнала содержит гармоники кратные трем, которые составляют в выходном напряжении инвертора нулевую последовательность. По этой причине они отсутствуют в выходном токе и выходном напряжении инвертора.

2 метод. Разрывные методы ШИМ (DPWM) – прерывистые методы ШИМ.

Критерий поиска различных способов векторной ШИМ является:

1. стремление повысить величину амплитуды основной гармоники выходного напряжения (оставаясь в линейном диапазоне).

2. уменьшить число коммутаций транзистора, что уменьшает динамические потери транзистора при сохранении качества выходного напряжения.

1 метод DPWM – DPWM-1. . Т.е. .

Позволяет увеличить выход по первой гармонике на 15%.

Достоинства:

Этот алгоритм позволяет исключить одну коммутацию на такте.

Недостаток:

При этом коэффициент гармоник выходного напряжения несколько ухудшается.

При такой ШИМ управляющий сигнал будет следующим:

2 метод DPWM – DPWM-2. . Т.е. .

Преимущества и недостатки такие же как у DPWM-1.

При такой ШИМ управляющий сигнал будет следующим: