異步西瑪電機的電機廠隨機脈寬調制技術

時間：2019-12-26 10:01

　控制與保護異步電機的隨機脈寬調制技術丁洪兵，沈兵，李洪江（海軍工程大學電氣工程系，湖北武漢430033）過隨機改變正比于零矢量V.的變量系數k.實現隨機脈寬調制，該調制方式運用于變頻調速系統中。隨機脈寬調制通過DSP控制器實現，文中給出了，uiU6為6個非零矢量，其長度為/23Udc，相位互差60°他們將整個空間分成了6個扇區。電壓空間矢量PWM調制的基本原理是用若干個開關電壓矢量逼近給定的電壓矢量U'若U'位于Ui和U2之間的區間1，且與Ui的夾角為0，則Ui、U2的作用時間Ti、乃可分別計算如表1所示。

　　表1空間矢量脈寬調制時間扇區以第一扇區為例，在常規的電壓空間矢量調制PWM中，通常令兩個零矢量作用時間相等，即3隨機空間矢量脈寬調制的原理電壓空間矢量調制方法產生的三相PWM波形如所示，圖中，一個開關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控制開關器件的占空比來實現的。占空比與導通時刻在開關周期中的位置無關。然而，導通位置的改變卻影響著輸出電壓的頻譜分布。如果在導通時間不變的前提下，使導通位置以隨機的方式加以改變，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寬而均勻的連續頻譜，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制的新型隨機SVPWM方法。在電壓空間矢量調制中，相當于規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間，而與電壓矢量Ui、U2的作用時刻無關，如果不是象那樣在每個開關周期中使用兩個零矢量U和U7作用時間相同，而是在每個開關周期中隨機的改變一個零矢量的作用時間，文中通過隨機改變正比于零矢量V的變量系數k實現隨機脈寬調制。這種零矢量位置的隨機改變，將導致非零矢量位置的隨機變化，從而實現隨機SVPWM.基于DSP的隨機SVPWM實現與頻譜分析基于電壓空間矢量的隨機SVPWM，利用DSP事件管理器可以很方便地實現。實現時使用空間矢量基分別產生A、B、C三相PWM信號，經死區時間電路設置產生6個功率開關的驅動信號。隨機信號可采用同余法產生，采用16位的字運算時，其方程可取為+1??當前的隨機數變量系數k可根據隨機數來計算，其方程為二X於1因此零矢量的作用時間為To二而非零矢量作用順序及時間與前述的空間矢量調制方式相同該隨機電壓空間矢量調制用在變頻控制系統中，12給出了2.2kW的實驗樣機帶半載的實驗波形。其開關頻率5kHz基頻50Hz.為了評估提出的隨機脈寬調制方式的優點，對比分析了常規SVPWM和隨機SVPWM的性能。

　　常規SVPWM的線電壓功率譜0采樣頻率/Hz隨機SVPWM的線電壓功率譜-20采樣頻率/Hz隨機SVPWM的直流側電流功率譜和分別表示常規SVPWM和隨機SVPWM的線電壓功率譜，和分別表示兩種調制方式的電流功率譜，從圖中可以看出隨機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SVPWM能減少直流側電流諧波，因此該方法能減小直流側濾波電容；采樣頻率/Hz 0隨機SVPWM的電機噪聲功率譜和0是兩種方式的電機噪聲功率譜從圖中也可以看出電機噪聲能顯著改善。實驗證明該隨機SVWPM方式非常有效。

　　本文提出的基于電壓空間矢量調制的隨機PWM方法，它通過隨機改變系數ko來實現（即隨機改變零矢量的作用時間），而采樣頻率保持不變。本方法通過實驗證明能顯著地減少噪聲，分散了電壓電流諧波，該隨機PWM可利用DSP很方便地實現。

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