Под векторной ШИМ понимаем такую ШИМ, когда длительность импульсов управления определяется с помощью результирующего (обобщенного) вектора.
Обозначим:
Время и соответствуют состоянию: 000, 111. А времена и – рабочие времена.
Три сигнала управления, сдвинутых на 10 эл.град.
Результирующий вектор:
– постоянный коэффициент.
При векторной ШИМ как правило времена и определяются через составляющие результирующего вектора в αβ-осях.
определяется:
, – ортонормированные оси.
Система координат , является косоугольной.
Задача: найти
Т – матрица преобразования координат орт.
, , , – направляющие.
Матрица преобразования координат:
Определим матрицу :
Отсюда находим:
Задача: нужно определить в каком мы секторе находимся.
Аргумент:
Величина соответствует номеру сектора.
При переходе в другой сектор для нахождения времени и необходимо воспользоваться матрицей поворота.
– угол поворота.
S – номер сектора, S = 0, 1, 2, 3, 4, 5.
Матрицу T надо преобразовать в матрицу сектора TS:
В зависимости от того, как определяются времена и , различают различные виды ШИМ. Рассмотрим следующие методы.
1 метод. . Т.е. . Это называется SVPWM – “спейс” вектор (пространственный вектор).
Достоинства:
1. при space-векторе появляется наилучший гармонический состав выходного тока инвертора (минимальной содержание высших гармоник).
2. амплитуда основной гармоники на 15% больше, чем при классической скалярной синусоидальной ШИМ:
Амплитуда основной гармоники при классической скалярной синусоидальной ШИМ:
Из этой картинки видно, что амплитуда основной гармоники модулирующего сигнала может быть на 15% больше (только в этом случае модулирующий сигнал начинает превышать опорный сигнал).
Управляющие сигналы при SVPWM:
При такой форме управляющего сигнала содержит гармоники кратные трем, которые составляют в выходном напряжении инвертора нулевую последовательность. По этой причине они отсутствуют в выходном токе и выходном напряжении инвертора.
2 метод. Разрывные методы ШИМ (DPWM) – прерывистые методы ШИМ.
Критерий поиска различных способов векторной ШИМ является:
1. стремление повысить величину амплитуды основной гармоники выходного напряжения (оставаясь в линейном диапазоне).
2. уменьшить число коммутаций транзистора, что уменьшает динамические потери транзистора при сохранении качества выходного напряжения.
1 метод DPWM – DPWM-1. . Т.е. .
Позволяет увеличить выход по первой гармонике на 15%.
Достоинства:
Этот алгоритм позволяет исключить одну коммутацию на такте.
Недостаток:
При этом коэффициент гармоник выходного напряжения несколько ухудшается.
При такой ШИМ управляющий сигнал будет следующим:
2 метод DPWM – DPWM-2. . Т.е. .
Преимущества и недостатки такие же как у DPWM-1.
При такой ШИМ управляющий сигнал будет следующим: