Векторная модуляция в трехфазных преобразователях иостоянного/неременного тока

Преобразование параметров трехфазной системы в двухфазную систему координат существенно упрощает методы управления напряжениями и токами трехфазных преобразователей. В связи с этим получил большое распространение метод модуляции пространственного вектора напряжения в трехфазных преобразователях [41. Основой этого метода является представление трехфазных напряжений в двухфазной системе с неподвижными осями в ap-координатах. Иногда целесообразно использовать двухфазную вращающуюся с частотой сети систему координат (dq). Рассмотрим систему в ар-координатах в виде векторов с дискретно изменяющейся фазой в соответствии с состояниями ключей преобразователя (рис. 5.11, я). В трехфазном мостовом преобразователе напряжения ключи могут находиться в восьми допустимых состояниях, из которых шесть являются активными, а два — нулевыми (табл. 5.4). Эти состояния определяются комбинациями включенных и выключенных ключей, которые зависят от величин трехфазных напряжений преобразователя. В этом случае происходит модуляция напряжений в пространстве состояний трехфазной системы преобразователя, которые дискретно изменяются во времени. Учитывая периодичность изменения трехфазной системы напряжений с рабочей частотой выходного напряжения преобразователя, можно отметить, что за один период выходного напряжения имеется шесть активных состояний ключей преобразовательного моста, которые изменяются с частотой модуляции. Эту частоту можно рассматривать в качестве несущей, как это принято в классической синусоидальной модуляции. Рассмотрим изменение этих состояний более подробно с использованием понятия обобщенного или пространственного вектора в системе неподвижных осей с а(3-координатами, соответствующей рассматриваемой трехфазной системе.

Трехфазный инвертор напряжения

Рис. 5.11. Трехфазный инвертор напряжения:

а — мостовая схема; б — диаграммы выходных напряжений; в — основные гармоники напряжений

В табл. 5.4 показаны состояния ключей трехфазного моста и соответствующие значения обобщенного вектора с учетом изменения основных гармоник напряжений и(1, и1)У ис. Диаграммы на рис. 5.11,6 отражают алгоритм управления, соответствующий управлению каждым ключом фазы на интервале длительностью я, при котором включенному состоянию каждого ключа из верхней группы (51, 53, 55) соответствует выключенное состояние ключа той же фазы из нижней группы (52,54, 56), и наоборот. Нумерация состояний не имеет принципиального значения, но их последовательность должна строго соответствовать порядку чередования напряжений иаУ и/)У ис. На рис. 5.11,6 в качестве первого состояния принято состояние, при котором линейное напряжение иаЬ имеет максимальное значение. Каждому состоянию соответствует интервал длительностью к/3, т.е. на границе этих интервалов происходит дискретное изменение состояний ключей. Следует отметить, что при такой длительности интервалов учитываются только шесть активных состояний и не учитываются нулевые, при которых выходные напряжения равны нулю. Поэтому в плоскости ар-координат можно выделить шесть векторов [/, — C/G, отражающих положение простСостояния ключей (0 — выключенное, 1 — включенное), значения линейного напряжения и пространственных векторов в схеме трехфазного мостового инвертора напряжения

Номер

СОСТОЯНИЯ

Состояния ключей

Значения

напряжения

и„ь

Пространственный вектор Ut

51

52

53

54

55

56

I

1

0

0

0

1

1

и*

2 /5*

з"е

11

1

1

0

0

0

1

ud

S

III

1

1

1

0

0

0

0

У1

IV

0

1

1

1

0

0

-и„

I4"*

V

0

0

1

1

1

0

-Ud

1"“'

VI

0

0

0

1

1

1

0

О

3V^T

VII

1

0

1

0

1

0

0

0

V111

0

1

0

1

0

1

0

0

ранственного (обобщенного) вектора трехфазной системы на границах смены состояний ключей.

В результате на плоскости в ap-координатах образуется шесть секторов, разграниченных векторами f/, — U(i (рис. 5.12). Если учесть, что рассматривается сбалансированная трехфазная система напряжений, в которой модули фазных напряжений равны между собой, а фазовые сдвиги соответствуют 2л/3 и 4л/3, то концы векторов могут быть соединены между собой прямыми линиями, образовав правильный шестиугольник (рис. 5.12). При этом векторы будут разделять его площадь на секторы, соответствующие изменению основных гармоник выходных напряжений иа, uh, и(. (см. рис. 5.11, в) при перемещении обобщенного вектора Us на рис. 5.12 от

Векторная диаграмма при модуляции пространственного вектора одного состояния к другому

Рис. 5.12. Векторная диаграмма при модуляции пространственного вектора одного состояния к другому (I—VI). Центр шестиугольника, объединяющий начала векторов, отражает два состояния с нулевыми значениями напряжения (VII, VIII). Длина вращающегося вектора Us равна амплитудному значению синусоидальных напряжений и0, uh, ис. Длина активных (ненулевых) векторов равна максимальному значению фазного напряжения прямоугольно-ступенчатой формы и составляет 2U(I/3, где Ud — напряжение на шинах постоянного тока.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >