Пространственная векторная модуляция

Пространственно-векторная модуляция ( SVM ) — это алгоритм управления широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), изобретенный Герхардом Пфаффом, Алоисом Весхтой и Альбертом Виком в 1982 году. ^[1]^[2] Он используется для создания переменного тока (AC) сигналов ; чаще всего для управления трехфазными двигателями переменного тока с различной скоростью от постоянного тока с использованием нескольких усилителей класса D. Существуют варианты SVM, которые приводят к разным требованиям к качеству и вычислительным ресурсам. Одной из активных областей развития является снижение общих гармонических искажений (THD), создаваемых быстрым переключением, присущим этим алгоритмам.

Принцип

Трехфазный инвертор, как показано справа, преобразует источник постоянного тока через ряд переключателей в три выходные ветви, которые можно подключить к трехфазному двигателю.

Выключатели должны контролироваться так, чтобы оба выключателя в одной ветви ни в коем случае не были включены, иначе источник постоянного тока будет закорочен. Это требование может быть выполнено за счет дополнительной работы переключателей внутри ветви. т.е. если А ⁺ горит, то A ⁻ выключен и наоборот. Это приводит к восьми возможным векторам переключения для преобразователя, от V ₀ до V _7, с шестью активными векторами переключения и двумя нулевыми векторами.

Вектор	А ⁺	Б ⁺	С ⁺	А ⁻	Б ⁻	С ⁻	V_АБ	V _{до н. э.}	В _ЦА
В ₀ = {000}	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	НА	НА	0	0	0	нулевой вектор
В ₁ = {100}	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	НА	+В _{постоянного тока}	0	−В _{постоянного тока}	активный вектор
V2 _{110} =	НА	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	0	+В _{постоянного тока}	−В _{постоянного тока}	активный вектор
В ₃ = {010}	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	−В _{постоянного тока}	+В _{постоянного тока}	0	активный вектор
В ₄ = {011}	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	НА	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	−В _{постоянного тока}	0	+В _{постоянного тока}	активный вектор
V5 _{001} =	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	НА	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	0	−В _{постоянного тока}	+В _{постоянного тока}	активный вектор
В ₆ = {101}	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	+В _{постоянного тока}	−В _{постоянного тока}	0	активный вектор
В ₇ = {111}	НА	НА	НА	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	ВЫКЛЮЧЕННЫЙ	0	0	0	нулевой вектор

Обратите внимание, что, если посмотреть вниз по столбцам активных векторов переключения V _1-6 , выходные напряжения изменяются как импульсная синусоида, причем каждая часть смещена на 120 градусов по фазовому углу .

Для реализации пространственной векторной модуляции опорный сигнал V _ref дискретизируется с частотой f _s (T _s = 1/f _s ). Опорный сигнал может быть сгенерирован из трех отдельных опорных фаз с использованием $\alpha \beta \gamma$ трансформировать . Затем опорный вектор синтезируется с использованием комбинации двух соседних активных векторов переключения и одного или обоих нулевых векторов. Существуют различные стратегии выбора порядка векторов и выбора нулевого вектора(ов). Выбор стратегии повлияет на содержание гармоник и потери переключения [ de ] .

Существуют более сложные стратегии SVM для несбалансированной работы четырехфазных трехфазных инверторов. В этих стратегиях векторы переключения определяют трехмерную форму (шестиугольную призму в $\alpha \beta \gamma$ координаты ^[3] или додекаэдр в координатах abc ^[4]), а не двумерный шестиугольник . Общие методы SVM также доступны для преобразователей с любым количеством ветвей и уровней. ^[5]

См. также

Ссылки

^ депутат Казмерковский; Р. Кришнан и Ф. Блаабьерг (2002). Управление в силовой электронике: избранные проблемы . Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-402772-5 .
^ Бимал К. Бозе (2014). «Вики по истории техники и технологий: Силовая электроника» . Проверено 29 декабря 2023 г.
^ Р. Чжан, В. Химамшу Прасад, Д. Бороевич и Ф. К. Ли, «Трехмерная пространственная векторная модуляция для четырехветвевых преобразователей напряжения», IEEE Power Electronics Letters, vol. 17, нет. 3 мая 2002 г.
^ М. А. Пералес, М. М. Пратс, Р. Портильо, Дж. Л. Мора, Дж. И. Леон и Л. Г. Франкело, «Трехмерная пространственная векторная модуляция в координатах abc для четырехветвевых преобразователей напряжения», IEEE Power Electronics Letters, vol. 1, нет. 4 декабря 2003 г.
^ О. Лопес, Дж. Альварес, Дж. Доваль-Гандой и Ф. Д. Фрейедо, «Многоуровневый многофазный векторный алгоритм ШИМ», в IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, нет. 5, стр. 1933–1942, май 2008 г.

[control-1] депутат Казмерковский; Р. Кришнан и Ф. Блаабьерг (2002). Управление в силовой электронике: избранные проблемы . Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-402772-5 .

[invention-2] Бимал К. Бозе (2014). «Вики по истории техники и технологий: Силовая электроника» . Проверено 29 декабря 2023 г.

[3] Р. Чжан, В. Химамшу Прасад, Д. Бороевич и Ф. К. Ли, «Трехмерная пространственная векторная модуляция для четырехветвевых преобразователей напряжения», IEEE Power Electronics Letters, vol. 17, нет. 3 мая 2002 г.

[4] М. А. Пералес, М. М. Пратс, Р. Портильо, Дж. Л. Мора, Дж. И. Леон и Л. Г. Франкело, «Трехмерная пространственная векторная модуляция в координатах abc для четырехветвевых преобразователей напряжения», IEEE Power Electronics Letters, vol. 1, нет. 4 декабря 2003 г.

[5] О. Лопес, Дж. Альварес, Дж. Доваль-Гандой и Ф. Д. Фрейедо, «Многоуровневый многофазный векторный алгоритм ШИМ», в IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, нет. 5, стр. 1933–1942, май 2008 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]