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单相电机变频调速技术的探讨

单相电机变频调速技术的探讨

点击数:7325 次   录入时间:03-04 11:37:43   整理:http://www.55dianzi.com   变换电路

    之间存在如下关系:

     

     

    (4)

     

    通过控制电压空间矢量来控制电机气隙磁场的旋转,所以SVPWM控制又称为磁链轨迹控制。

    开关器件S1和S2,S3和S4的开关逻辑互补,则4只开关器件只能产生4个电压矢量。依据参考文献[6]的作图方法可得到图4所示的电压矢量图。

     

     

    图4 电压矢量定义

    从矢量图来看,在两相半桥逆变电路中,不会产生零电压矢量。为了合成一个幅值为Uα,相角为α的电压矢量,在矢量分解时,其X轴的分量要有E1和E2共同完成,而Y轴分量要由E3和E4共同完成。

    在一个开关周期T内,E1作用的时间为t1,则E2作用的时间为T-t1。E3作用的时间为t2,而E4作用的时间为T-t2。根据矢量分解可以得到式(5)和式(6)(矢量E1,E2,E3,E4的大小均为Ud/2)

    t1=

    T(5)

     

    t2=

    T(6)

     

    又因t1(t2)(<=)T

    ,所以Ud/2。即半桥逆变电路在采用SVPWM控制时,输出相电压的最大值为Ud/2。

     

    3.3 两相三桥臂全桥逆变SPWM控制[7]

    采用SPWM控制时,由N1及N2构成的公共桥臂要同时接入电机的两相绕组中,所以在调制时,公共桥臂的调制波就不同于A及B桥臂的调制波。

    整个逆变电路具体调制方法为:在载波相同的情况下,A及B相调制波为正弦波,相位上A相超前B相90°(电机正转,反之,B相超前A相90°,则电机反转);公共桥臂则采用恒定占空比的方法调制,上下桥臂占空比均为50%,如图5所示。

     

     

    图5 两相三桥臂SPWM波形



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    根据图示的电路工作波形,在一个开关周期内输出电压的平均值:

     

    =

    +

    (-Ud)dt=

    Ud(7)

     

    在SPWM调制中,D=

    (1+msinωt),代入式(7)可得:

    (t)=

    mUdsinωt。当开关频率远大于输出电压频率时,输出电压的瞬时值uo(t)≈

    (t)。

     

    如此在A及B绕组上得到幅值相等,相位相差90°的正弦电压。电压幅值与调制度m成正比。当m=1时,输出电压峰值达到最大,为Ud/2。依据电机的V/f曲线和输出电压与m的关系,即可实现两相电机的变压变频调速控制。

    3.4 两相三桥臂全桥逆变SVPWM控制[5]

    逆变电路中,功率器件的每一种通电模式,都能在电机中生成一支空间电压矢量。对于两相三桥臂逆变电路,根据同一桥臂上下开关互补导通的原则,三个桥臂共产生8种开关组合模式,可以在电机绕组上得到8支空间电压矢量,它们以V(A,N,B)来表示。其中A=1时,表示A1导通,A2关断;A=0时,表示A1关断,A2导通,其余类推。8支矢量如表1所列。

    表1 8支空间电压矢量关系组合 V 非零矢量 零矢量 无用

    A 1 0 0 1 0 1 1 0

    N 0 0 1 1 0 1 0 1

    B 0 1 1 0 0 1 1 0

    忽略绕组电阻压降时,非零电压矢量的幅值为

    |V(1,0,0)|=|V(0,0,1)|=|V(0,1,1)|=|V(1,1,0)|=Ud(8)

    |V(1,0,1)|=|V(0,1,0)|=

    Ud(9)

     

    8支矢量中,两个零矢量位于坐标原点,其余6支根据绕组轴线以图6所示方式分布。电压空间矢量

    都可以由与之相邻的两个基本矢量和零矢量组合而成。矢量V(1,0,1)和V(0,1,0)在矢量合成时可有可无。为了计算的方便,只使用4只位于坐标轴上矢量和两只零矢量来合成电压空间矢量。

     

     

     

    图6 两相三桥臂电压空间矢量定义

     

    (10)

     

    t1=

     

    t2=

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