異步西瑪電機(jī)的電機(jī)廠隨機(jī)脈寬調(diào)制技術(shù)

時(shí)間：2019-12-26 10:01

　控制與保護(hù)異步電機(jī)的隨機(jī)脈寬調(diào)制技術(shù)丁洪兵，沈兵，李洪江（海軍工程大學(xué)電氣工程系，湖北武漢430033）過(guò)隨機(jī)改變正比于零矢量V.的變量系數(shù)k.實(shí)現(xiàn)隨機(jī)脈寬調(diào)制，該調(diào)制方式運(yùn)用于變頻調(diào)速系統(tǒng)中。隨機(jī)脈寬調(diào)制通過(guò)DSP控制器實(shí)現(xiàn)，文中給出了，uiU6為6個(gè)非零矢量，其長(zhǎng)度為/23Udc，相位互差60°他們將整個(gè)空間分成了6個(gè)扇區(qū)。電壓空間矢量PWM調(diào)制的基本原理是用若干個(gè)開(kāi)關(guān)電壓矢量逼近給定的電壓矢量U'若U'位于Ui和U2之間的區(qū)間1，且與Ui的夾角為0，則Ui、U2的作用時(shí)間Ti、乃可分別計(jì)算如表1所示。

　　表1空間矢量脈寬調(diào)制時(shí)間扇區(qū)以第一扇區(qū)為例，在常規(guī)的電壓空間矢量調(diào)制PWM中，通常令兩個(gè)零矢量作用時(shí)間相等，即3隨機(jī)空間矢量脈寬調(diào)制的原理電壓空間矢量調(diào)制方法產(chǎn)生的三相PWM波形如所示，圖中，一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的兩端和中間均加入了零矢量。

　　PWM逆變器的電壓控制是通過(guò)控制開(kāi)關(guān)器件的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。占空比與導(dǎo)通時(shí)刻在開(kāi)關(guān)周期中的位置無(wú)關(guān)。然而，導(dǎo)通位置的改變卻影響著輸出電壓的頻譜分布。如果在導(dǎo)通時(shí)間不變的前提下，使導(dǎo)通位置以隨機(jī)的方式加以改變，逆變器輸出電壓就可以在基波分量不變的情況下得到一個(gè)寬而均勻的連續(xù)頻譜，從而有效地抑制幅值較大的諧波分量。

　　本文提出了一種基于電壓空間矢量調(diào)制的新型隨機(jī)SVPWM方法。在電壓空間矢量調(diào)制中，相當(dāng)于規(guī)則采樣的占空比并決定輸出電壓的僅是非零矢量的作用時(shí)間，而與電壓矢量Ui、U2的作用時(shí)刻無(wú)關(guān)，如果不是象那樣在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中使用兩個(gè)零矢量U和U7作用時(shí)間相同，而是在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中隨機(jī)的改變一個(gè)零矢量的作用時(shí)間，文中通過(guò)隨機(jī)改變正比于零矢量V的變量系數(shù)k實(shí)現(xiàn)隨機(jī)脈寬調(diào)制。這種零矢量位置的隨機(jī)改變，將導(dǎo)致非零矢量位置的隨機(jī)變化，從而實(shí)現(xiàn)隨機(jī)SVPWM.基于DSP的隨機(jī)SVPWM實(shí)現(xiàn)與頻譜分析基于電壓空間矢量的隨機(jī)SVPWM，利用DSP事件管理器可以很方便地實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)時(shí)使用空間矢量基分別產(chǎn)生A、B、C三相PWM信號(hào)，經(jīng)死區(qū)時(shí)間電路設(shè)置產(chǎn)生6個(gè)功率開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。隨機(jī)信號(hào)可采用同余法產(chǎn)生，采用16位的字運(yùn)算時(shí)，其方程可取為+1??當(dāng)前的隨機(jī)數(shù)變量系數(shù)k可根據(jù)隨機(jī)數(shù)來(lái)計(jì)算，其方程為二X於1因此零矢量的作用時(shí)間為T(mén)o二而非零矢量作用順序及時(shí)間與前述的空間矢量調(diào)制方式相同該隨機(jī)電壓空間矢量調(diào)制用在變頻控制系統(tǒng)中，12給出了2.2kW的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)帶半載的實(shí)驗(yàn)波形。其開(kāi)關(guān)頻率5kHz基頻50Hz.為了評(píng)估提出的隨機(jī)脈寬調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)比分析了常規(guī)SVPWM和隨機(jī)SVPWM的性能。

　　常規(guī)SVPWM的線電壓功率譜0采樣頻率/Hz隨機(jī)SVPWM的線電壓功率譜-20采樣頻率/Hz隨機(jī)SVPWM的直流側(cè)電流功率譜和分別表示常規(guī)SVPWM和隨機(jī)SVPWM的線電壓功率譜，和分別表示兩種調(diào)制方式的電流功率譜，從圖中可以看出隨機(jī)SVPWM電壓諧波的峰值減少了8dB，電流諧波也得到明顯的改善；和顯示隨機(jī)SVPWM能減少直流側(cè)電流諧波，因此該方法能減小直流側(cè)濾波電容；采樣頻率/Hz 0隨機(jī)SVPWM的電機(jī)噪聲功率譜和0是兩種方式的電機(jī)噪聲功率譜從圖中也可以看出電機(jī)噪聲能顯著改善。實(shí)驗(yàn)證明該隨機(jī)SVWPM方式非常有效。

　　本文提出的基于電壓空間矢量調(diào)制的隨機(jī)PWM方法，它通過(guò)隨機(jī)改變系數(shù)ko來(lái)實(shí)現(xiàn)（即隨機(jī)改變零矢量的作用時(shí)間），而采樣頻率保持不變。本方法通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明能顯著地減少噪聲，分散了電壓電流諧波，該隨機(jī)PWM可利用DSP很方便地實(shí)現(xiàn)。

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