资源描述
,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,运动控制系统,第2篇 交流调速系统,第2讲,电压空间矢量SVPWM控制技术,4.2 交流PWM变频技术,4.2.4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术 P153,序,前述正弦SVPWM控制方式，追求的目的是使变压变频器的输出电压尽量接近正弦波形，未思索输出电流的实践波形；电流跟踪CFPWM控制方式使输出电流接近正弦波形，但电流是在目的正弦波曲线上下动摇变化。,为使电动机平滑稳定旋转，根本目的应是在电动机气隙空间构成“正圆形的旋转磁场，具备恒定电磁转矩的运转形状。,电机的“旋转磁场运动轨迹曲线：定子磁场的磁链矢量绕空间轴旋转，矢量终端在空间的轨迹曲线的外形表征旋转磁场能否平稳，即能否成“正圆。假设非正圆，阐明磁链的大小在一周有动摇，电磁转矩不平稳。,把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋,转磁场来控制逆变器的任务，这种控制方法称作“磁链,跟踪控制，磁链的轨迹是交替运用不同的电压空间矢,量得到的，所以又称“电压空间矢量SVPWM控制。,4.2.4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术 P153,1.定子相电压空间矢量的定义,交流电动机绕组的各相相电压量是随时间变化的正弦量，把它们定义成矢量，并与电机绕组的空间位置结合起来，放在空间位置坐标系中来分析矢量在空间的运动(取转子轴线法平面建立坐标系)，叫“空间矢量分析法。,4.2.4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术 P153,“合成电压空间矢量的定义：,三相定子电压空间矢量uAO、uBO、uCO相加得到的合成矢量us是一个随时间旋转的空间矢量，,其转速=电源角频率1。,其幅值固定不变，是相电压幅值的3/2倍。,us可用下面数学推导获得：,用6个根本电压矢量的线性组合方法获得逼近圆形的旋转磁场(续),把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋,在每个小区间T0内虽有多次开关形状的切换，但每次切换都只涉及一个功率开关器件，因此开关损耗较小。,交流电动机绕组的各相相电压量是随时间变化的正弦量，把它们定义成矢量，并与电机绕组的空间位置结合起来，放在空间位置坐标系中来分析矢量在空间的运动(取转子轴线法平面建立坐标系)，叫“空间矢量分析法。,在每个小区间T0内虽有多次开关形状的切换，但每次切换都只涉及一个功率开关器件，因此开关损耗较小。,UAO=Ud/2，UBO=UCO=-Ud/2,设三个对O点的电压合成空间矢量为u1，其幅值等于Ud，空间方向沿A轴(即X轴)。,把逆变器和交流电动机视为一体，按照跟踪圆形旋,按开关损耗小的原那么，首、尾两个零矢量取u8(000)，中间两个零矢量取u7(111)。,在每个T0的小区间内，分别让u1作用时间=t1，让u2作用作用时间=t2(非严厉同时作用的合成)。,电压空间矢量SVPWM控制技术,按开关损耗小的原那么，首、尾两个零矢量取u8(000)，中间两个零矢量取u7(111)。,4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术 P153,“合成电压空间矢量的定义：,4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术,4.2.4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术,2.电压与磁链空间矢量的关系 P154,与定子电压空间矢量相仿，可以定义定子电流和磁链的合成空间矢量Is和s 。,当电动机转速不是很低时，定子电阻压降在上式中所占的成分很小，可忽略不计，那么定子合成电压与合成磁链空间矢量的近似关系为,合成磁链空间矢量端点的运动轨迹：当电动机由三相平衡正弦电压供电时，电动机定子合成磁链矢量的幅值恒定，在空间绕转子轴线恒速旋转，其端点的运动轨迹呈圆形(普通简称为“磁链圆)。这样的定子磁链合成旋转矢量可用下式表示：,4.2.4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术,电压与磁链空间矢量的关系(续)P154,合成磁链空间矢量与合成电压空间矢量(两个旋转矢量)端点运动轨迹的关系:,如下左图所示，当合成磁链空间矢量在空间旋转一周时，合成电压空间矢量也延续地按合成磁链空间矢量端点轨迹圆的切线方向运动一周。把合成电压空间矢量的参考点重合放在一同，那么电压空间矢量端点的运动轨迹也是一个园。,这样，电动机旋转磁场的轨迹问题就可以转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。,4.2.4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术,3.三相PWM逆变器的根本输出电压矢量 P155,常规的6开关的PWM变压变频器，假设采用180导通型，任何时辰总是有三只开关管导通，输出六拍阶梯波的三相逆变交流电。每一拍的合成电压空间矢量叫“根本输出电压矢量un。加上三只上管同时导通和三只下管同时导通的两个无效形状(逆变器没有输出)，合计有8个开关形状如下表所示。,对于六拍阶梯波的逆变器，在其输出的每个周期中6种有效的任务形状各出现一次。逆变器每隔/3时辰就切换一次任务形状(即换相)，而在这/3时段内那么坚持输出不变。,4.2.4 电压空间矢量PWM(SVPWM)控制技术,4.正六边形空间旋转磁场 P156,输出六拍阶梯波的6开关的PWM变压变频器在电机中构成的旋转磁场非正圆，分析如下：,任务形状100的合成电压空间矢量,设任务周期从代码100形状开场，这时VT6、VT1、VT2导通，其等效电路如下图。各相对直流电源中点O的电压都是幅值为,UAO=Ud/2，UBO=UCO=-Ud/2,设三个对O点的电压合成空间矢量为u1，其幅值等于Ud，空间方向沿A轴(即X轴)。,4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,任务形状110的合成电压空间矢量,这时VT1、VT2、VT3导通，其等效电路如下图。各相对直流电源中点O的电压都是幅值为,UAO=UBO=Ud/2，UCO=-Ud/2,三个对O点的电压合成空间矢量u2，其幅值等于Ud，空间方向60,4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,依此类推，随着变频器6个任务形状的切换，电压空间矢量的幅值不变，而相位每次旋转/3，直到一个周期终了。这样，在一个周期中共有6个方向和大小均固定的根本电压空间矢量依次作用，在空间构成一个封锁的正六边形，如右图蓝色的6个首尾相接的矢量所示。假设把它们的起点重合在一点，那么6个矢量呈六向放射状如右图红色的6个矢量。,两种电源在电机中构成旋转磁场的区别：,平衡三相正弦电源：三相正弦电压空间矢量是方向固定而幅值随时间的正弦规律延续变化构成旋转磁场，合成磁链空间矢量是正圆形的。,6开关变频器六拍三相电源：在电机中由方向和大小均恒定的6个根本电压空间矢量依次作用构成旋转磁场，合成磁链空间矢量是正六边形的。即：在6个/3区间的每个区间内，合成电压空间矢量方向固定，大小=Ud。,4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,由六个根本电压空间矢量依次作用所构成的正六边形,轨迹也可以看作是异步电动机定子磁链矢量的运动轨迹。,进一步阐明如下：,这样在/3的时间t内终了时得到如下图的新的磁链2。依此类推，可得6个磁链空间矢量n，把它们的起点放在O点，其端点的运动轨迹就是6个电压空间矢量所围成的非圆正六边形。即旋转磁场是6脉动的。,4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,假设u1的作用时间t小于/3，那么1的幅值也按比例随t的减小而减小，如图中的矢量 。,可见，在任何时辰，所产生的磁链增量的方向决议于所施加的电压，其幅值那么正比于施加电压的时间。,可以得到的结论:,假设交流电动机仅由常规的六拍阶梯波逆变器供电，磁链轨迹便是六边形的旋转磁场，这显然不如由正弦波供电时所产生的恒定正圆形旋转磁场那样能使电动机获得均匀稳定的运转性能。,假设想获得更多边的多边形去逼近圆形的旋转磁场，就必需在每一个期间内添加切换次数，使有更多个任务形状，以构成更多的相位不同的电压空间矢量。为此，必需对逆变器的控制方式进展改造：如三段逼近法，比较判别法等，下面引见“根本电压矢量线性组合的方法。,4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,用6个根本电压矢量的线性组合方法获得逼近圆形的旋转磁场,为了讨论方便起见，可把逆变器的一个任务周期用6个电压空间矢量划分成6个区域，称为扇区(Sector)，如下图的、，每个扇区对应的时间均为/3。,由于逆变器在各扇区的任务形状都是对称的，分析一个扇区的方法可以推行到其他扇区。,4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,用6个根本电压矢量的线性组合方法获得逼近圆形的旋转磁场(续),在常规六拍逆变器中每个扇区仅包含两个开关任务形状(两个根本电压空间矢量)。,把每一扇区再均分成假设干个对应于时间T0的小区间，插入这两个开关任务形状的假设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。在每个T0的小区间内，分别让u1作用时间=t1，让u2作用作用时间=t2(非严厉同时作用的合成)。,如图表示由电压空间矢量u1和u2的线性组合构成新的电压矢量us。磁链增量由图中的11，12，13，14这4段组成。在每一段T0的换相周期内，用两个矢量之和(u1+u2)表示由两个矢量线性组合后的电压矢量us，新矢量的相位为。,4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,用6个根本电压矢量的线性组合方法获得逼近圆形的旋转磁场(续),在一个T0周期内，设u1和u2的作用时间分别是t1和t2。由图可以看出：,4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,用6个根本电压矢量的线性组合方法获得逼近圆形的旋转磁场(续),4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,用6个根本电压矢量的线性组合方法获得逼近圆形的旋转磁场(续),(1)零矢量集中的实现方法。P160,实现方法1:,将两个根本电压矢量u1和u2的作用时间t1、t2平分为二，安放在开关周期T0的首、尾，将零矢量的作用时间放在中间，按开关损耗小的原那么中间零矢量取u7(111)。,4.正六边形空间旋转磁场(续)P157,用6个根本电压矢量的线性组合方法获得逼近圆形的旋转磁场(续),(1)零矢量集中的实现方法。P160,实现方法2:,将两个根本电压矢量u1和u2的作用时间t1、t2平分为二，安放在开
展开阅读全文