交流电机变频调速及其应用第二章电力电子变频器级PWM控制原理摘要.ppt

磁链轨迹与电压空间矢量运动轨迹的关系 如图所示，当磁链矢量在空间旋转一周时，电压矢量也连续地按磁链圆的切线方向运动2?弧度，其轨迹与磁链圆重合。 这样，电动机旋转磁场的轨迹问题就可转化为电压空间矢量的运动轨迹问题。 三相逆变器的开关状态表 电压空间矢量图 以u0，u1，u2 ? u7分别表示8个工作状态对应的电压空间矢量，在复平面上可以得到如图2-28所示的电压空间矢量图。其中，u0和u7对应着电动机三相绕组电压为零，故称为零矢量。 (010) C (001) (011) （101） (100) (110) Re A Im B 图2-28 电压空间矢量图 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 对于六脉波的逆变器，在其输出的每个周期中6 种有效的工作状态各出现一次。逆变器每隔 ?/3 时刻就切换一次工作状态（即换相），而在这 ?/3 时刻内则保持不变。 随着逆变器工作状态的切换，电压空间矢量的幅值不变，而相位每次旋转 ?/3 ，直到一个周期结束。 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 这样，在一个周期中 6 个电压空间矢量共转过 2? 弧度，形成一个封闭的正六边形，如图所示。 图2-29 六脉波逆变器供电时电压空间矢量与磁链矢量 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 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??1，其幅值与|u1|成正比，方向与u1一致，最后得到新的磁链，而 可见，在任何时刻，所产生的磁链增量的方向决定于所施加的电压，其幅值则正比于施加电压的时间。 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 如果 u1 的作用时间?t 小于 ?/3 ，则 ??i 的幅值也按比例地减小。 依此类推，可以写成 ?? 的通式 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 总之，在一个周期内，磁链空间矢量的尾部在O点，其顶端的运动轨迹也就是6个电压空间矢量所围成的正六边形。 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 我们可以得到的结论是： 如果交流电动机由常规的六脉波逆变器供电，磁链轨迹便是六边形的旋转磁场。这显然不象在正弦波供电时所产生的圆形旋转磁场那样能使电动机获得匀速运行。 如果想获得更多边形或逼近圆形的旋转磁场，就必须在每一个期间内出现多个工作状态，以形成更多的相位不同的电压空间矢量。 ？ 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 逆变器的电压空间矢量虽然只有8个，但可以利用现代电力电子器件开关频率高的优势，将已有的8个电压空间矢量进行线性组合，获得更多的与u1~ u6相位不同的等幅不同相的电压空间矢量，从而用尽可能多的多边形磁链轨迹逼近理想的圆形磁场。 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 如果要逼近圆形，可以增加切换次数，设想磁链增量由图中的??11 ， ??12 ， ??13 ， ??14 这4段组成。这时，每段施加的电压空间矢量的相位都不一样，可以用基本电压矢量线性组合的方法获得。 ur1 u2 0 图2-31 电压空间矢量控制时的磁链增量轨迹 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 (010) C (001) (011) （101） (100) (110) Re A Im B 图2-28 电压空间矢量图 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 设在原u1状态结束后，期望在时间T0内电压空间矢量ur1起作用，并有?ur1?=?u1?。图中采用部分u1矢量和部分u2矢量求和得到矢量ur1，图中t1u1/T0和t2u2/T0分别表示部分u1和部分u2矢量，它们的合成矢量为ur1。ur1与u1和u2相位均不同，而幅值相同。 ur1 u2 u1 图2-30 电压空间矢量的线性组合 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 新的电压矢量ur1产生的磁链增量??l1 = ur1?T0。 在下一个T0期间，仍选用u1和u2的线性组合，但两者的作用时间与前一区间不同，这样就可以获得与ur1相位不同的电压矢量ur2，相应的磁链增量为??l2，…） ur1 u2 0 图2-31 电压空间矢量控制时的磁链增量轨迹 4. 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制 在式（2-21）中，u0的幅值为零，故： （2-21） ur1 u2 u1 图2-30 电压