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异步电机的随机脉宽调制技术

人气:发表时间:2016-09-26
  控制与保护异步电机的随机脉宽调制技术丁洪兵,沈兵,李洪江(海军工程大学电气工程系,湖北武汉430033)过随机改变正比于零矢量V.的变量系数k.实现随机脉宽调制,该调制方式运用于变频调速系统中。随机脉宽调制通过DSP控制器实现,文中给出了,uiU6为6个非零矢量,其长度为/23Udc,相位互差60°他们将整个空间分成了6个扇区。电压空间矢量PWM调制的基本原理是用若干个开关电压矢量逼近给定的电压矢量U'若U'位于Ui和U2之间的区间1,且与Ui的夹角为0,则Ui、U2的作用时间Ti、乃可分别计算如表1所示。
  表1空间矢量脉宽调制时间扇区以第一扇区为例,在常规的电压空间矢量调制PWM中,通常令两个零矢量作用时间相等,即3随机空间矢量脉宽调制的原理电压空间矢量调制方法产生的三相PWM波形如所示,图中,一个开关周期的两端和中间均加入了零矢量。
  PWM逆变器的电压控制是通过控制开关器件的占空比来实现的。占空比与导通时刻在开关周期中的位置无关。然而,导通位置的改变却影响着输出电压的频谱分布。如果在导通时间不变的前提下,使导通位置以随机的方式加以改变,逆变器输出电压就可以在基波分量不变的情况下得到一个宽而均匀的连续频谱,从而有效地抑制幅值较大的谐波分量。
  本文提出了一种基于电压空间矢量调制的新型随机SVPWM方法。在电压空间矢量调制中,相当于规则采样的占空比并决定输出电压的仅是非零矢量的作用时间,而与电压矢量Ui、U2的作用时刻无关,如果不是象那样在每个开关周期中使用两个零矢量U和U7作用时间相同,而是在每个开关周期中随机的改变一个零矢量的作用时间,文中通过随机改变正比于零矢量V的变量系数k实现随机脉宽调制。这种零矢量位置的随机改变,将导致非零矢量位置的随机变化,从而实现随机SVPWM.基于DSP的随机SVPWM实现与频谱分析基于电压空间矢量的随机SVPWM,利用DSP事件管理器可以很方便地实现。实现时使用空间矢量基分别产生A、B、C三相PWM信号,经死区时间电路设置产生6个功率开关的驱动信号。随机信号可采用同余法产生,采用16位的字运算时,其方程可取为+1――当前的随机数变量系数k可根据随机数来计算,其方程为二X於1因此零矢量的作用时间为To二而非零矢量作用顺序及时间与前述的空间矢量调制方式相同该随机电压空间矢量调制用在变频控制系统中,12给出了2.2kW的实验样机带半载的实验波形。其开关频率5kHz基频50Hz.为了评估提出的随机脉宽调制方式的优点,对比分析了常规SVPWM和随机SVPWM的性能。
  常规SVPWM的线电压功率谱0采样频率/Hz随机SVPWM的线电压功率谱-20采样频率/Hz随机SVPWM的直流侧电流功率谱和分别表示常规SVPWM和随机SVPWM的线电压功率谱,和分别表示两种调制方式的电流功率谱,从图中可以看出随机SVPWM电压谐波的峰值减少了8dB,电流谐波也得到明显的改善;和显示随机SVPWM能减少直流侧电流谐波,因此该方法能减小直流侧滤波电容;采样频率/Hz 0随机SVPWM的电机噪声功率谱和0是两种方式的电机噪声功率谱从图中也可以看出电机噪声能显著改善。实验证明该随机SVWPM方式非常有效。
  本文提出的基于电压空间矢量调制的随机PWM方法,它通过随机改变系数ko来实现(即随机改变零矢量的作用时间),而采样频率保持不变。本方法通过实验证明能显著地减少噪声,分散了电压电流谐波,该随机PWM可利用DSP很方便地实现。
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