ЧАСТОТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Пространственно — векторная модуляция

Метод пространственно-векторной модуляции (ПВМ) был разработан в се­редине 90-х годов в связи расширением возможностей систем микропроцессор­ного управления. Традиционные методы ШИМ основаны на сравнении сигнала задания с сигналом линейной развертки (пилообразным напряжением) в резуль­тате чего в обмотках АД формировалась последовательность прямоугольных импульсов, скважность которых изменялась в соответствии с сигналом задания. Однако из-за влияния электромагнитных процессов (прежде всего ЭДС враще­ния) характер изменения токов в обмотках не имеет однозначной связи с законом изменения сигнала управления и сильно зависит от режима работы АД.

Алгоритм управления ключами автономного инвертора (И) в режиме ПВМ основан на формировании на каждом временном интервале требуемого положе­ния вектора напряжения в пространстве. В случае аналогового источника пита­ния для решения этой задачи достаточно сформировать в каждой обмотке на­пряжение, соответствующее проекции заданного вектора на ось обмотки. В им­пульсном источнике питания, к которым относится автономный инвертор (рис. 2.37 а), возможно формирование только восьми состояний (положений) вектора напряжения (рис. 2.37 в), включая два нулевых, формируемых инвертором при замыкании нечетных (щ) и четных (щ) ключей. Эти векторы называют базовы­ми векторами.

Модуль ненулевого базового вектора можно определить, пользуясь поняти­ем обобщённого вектора. Пусть задано какое-либо замкнутое состояние ключей, например, 1-4-6. Тогда обмотки статора будут подключены к источнику посто­янного тока по схеме рис. 2.37 б). В силу симметрии обмоток и с учетом направ­ления (в а от начала к концу, в Ь и с от конца к началу) напряжения на них со-

ставят - ин = 2U(l/3: uh = ис = - U(l/3- Отсюда модуль вектора напряжения или базового вектора равен

Пространственно - векторная модуляция

Очевидно, что для всех других состояний ключей мы получим тот же ре­зультат.

Формирование вектора с заданным средним значениям модуля и простран­ственного угла производится поочередным формированием базовых векторов, образующих границы сектора, в котором находится результирующий вектор, и нулевого вектора.

Определим длительность этих интервалов, полагая, что модули граничных

векторов равны средним значениям. Пусть требуется сформировать вектор и рис. 2.37 в). Он находится в первом секторе, ограниченном базовыми векторами щ и щ. На первом интервале (а^ = ^-^0 рис. 2.38 а) формируется вектор щ (ключи 1-4-6), на втором (дt = t2- tx) ~ вектор щ (ключи 1-3-6). И, наконец, за­мыкаются ключи 1-3-5 и формируется короткое замыкание статора АД.

Из прямоугольного треугольника 0АВ рис. 2.38 б), найдем их модули

Ux = $С~ ВС= С/1 cos(ф) — I t/1 8Іп(ф) /tg(7t/6) = U0ym-^=cos —+ Ф

V 3 v6

2

(2.26)

U2 = AC I sin (71/3) =| UI sin (ф)/ sin (71/3) = U0y m-j=sin(§)

Из выражений (2.25) и (2.26) относительные длительности коммутации бу­дут равны

yi=yfflJ^sin(j-4>j: У2=Уш^=8ІП(Ф) (2.27)

У = Уі+У2=У

Пространственно - векторная модуляция

т

COS

а)

б)

Рис. 2. 38. Принцип формирования результирующего пространственного вектора.

Максимальный модуль любого вектора напряжения равен модулю базового
вектора Umax = UQ. Поэтому максимальный радиус кругового годографа резуль-
тирующего вектора будет равен | U |max = Umsx = U0j3 / 2 = Ud / & 0,577 • Ud

(рис. 2.39 в).

Рассмотрим теперь случай ут = 1.

Тогда

уі = Yi; у'2=у2; Уо = °; у =1=Yi+г2
О

У 2 = 1 — Уі

и из (2.28) модуль результирующего
вектора будет равен

U=Um = U^l-yl+yl (2.30)

Отсюда следует, что модуль векто-
ра изменяется при изменении ф (рис.

2.39 б), достигая величины базового
вектора UQ на границах сектора и

Пространственно - векторная модуляция

л/З

б)

0 Ф,

ф

(2.31)

ф = arc sin

Yi+Yi

Пространственно - векторная модуляция

Рис. 2.39. Относительная длительность формирования граничных векторов (а); модуль (о), годограф (в) и среднее значение результирующего вектора при ПВМ

в)

г)

П ф

Выражениям (2.30)-(2.31) соответству­ет годограф результирующего вектора в виде прямой линии, соединяющей концы базовых векторов.

Таким образом, при относитель­ном модуле 0 < < л/З / 2 результи­

рующий вектор может иметь круго­вой годограф (рис. 2.39 в). При ут = 1 годограф становится шестиугольником, образованным отрезками прямых, со­единяющих концы базовых векторов, а для промежуточных значений

относительного модуля л/3/2<уж<1,0 сектор базовых векторов разбивается на три сектора. Для углов фі<ф<ф2 годограф результирующего вектора

уменьшаясь до значения U0J3/2 в се - редине. Подставив (2.30) в выражение (2.26) для U2, с учетом у т = 1 получим

(і-уОа/Ї1

щего вектора линеен, а при ф < фг и ф > ф2 может быть окружностью.

Пространственно - векторная модуляция

Пространственно - векторная модуляция

Пространственно - векторная модуляция

Проектируя результирующий вектор на фазные оси, мы получим для круговых годографов с моду­лем 0 < ут < л/З / 2 синусоидаль­ные средние фазные напряжения (рис. 2.39 г). В предельном случае ут = 1 эти напряжения будут пред­ставлять собой кривую, показан­ную на рис. 2.39 г). Она совпадает с синусоидой в точках kn: кп±п/3 (к = 0,1, 2К ) и от­клоняется на +13,4% и +6,7% со­ответственно в точках

кп + п/2', кк ± 7г/6.

Пространственно - векторная модуляция

Рис. 2. 40. Временные диаграммы ПВМ при формировании результирующего вектора с предельным круговым годографом при симметричной (а) и несимметричной (б) модуляции.

В случае необходимости фор­мирования кругового годографа результирующего вектора с задан­ным значением у т плоскость ба­зовых векторов разбивают на сек­торы, число которых N=Q-k кратно шести. Это число опреде­ляет шаг формирования или коли­чество результирующих векторов, что в свою очередь определяет гармонический состав выходного напряжения.

Для каждого из N секторов по выражениям (2.27) для фл = 2тш/М 72 = 0,1, 2К (7V-1) определяют относительные дли­тельности интервалов (у1л, у2п, уп),

а затем с помощью линейной раз­вертки аналогичной развертке ШИМ формируют временные интервалы и осуществляют коммутацию по како­му-либо алгоритму.

На рисунке 2.40 показан один из возможных алгоритмов работы с симмет­ричным и несимметричным сигналом развертки ut при ут = л/З/2 и N= 36. В этом случае в пределах каждого сектора базовых векторов будет формироваться шесть результирующих с интервалом в 10°. В интервалах формируется

начальный базовый вектор сектора (на рис. 2.40 ц); при уХп <ut< уп - конечный

базовый вектор (на рис. 2.40 и2) и при ut> уп - нулевой вектор щ. На рисунке показаны расчетные уровни сигналов, состояния ключей инвертора (рис. 2.37 а) и выходные фазные напряжения для ф = 10°, 20°, 30°

Современные инверторы работают при частотах коммутации 18...20 кГц, что позволяет формировать методом ПВМ в обмотках статора АД напряжения с практически синусоидально изменяющимся средним значением.

ЧАСТОТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Подключение частотного преобразователя

Цены на преобразователи частоты(12.11.14г.): Модель Мощность Цена CFM110 0.25кВт 1500грн CFM110 0.37кВт 1600грн CFM210 1,0 кВт 2200грн CFM210 1,5 кВт 2400грн CFM210 2,2 кВт 2900грн CFM210 3,3 кВт 3400грн Контакты …

Применения

В настоящее время большинство технологических задач решается на основе комплектных асинхронных электроприводов с частотным управлением. Сегодня все ведущие отечественные и зарубежные фирмы, работающие в области сило­вой электроники выпускают изделия, предназначенные …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.