Суть метода – в отказе от «одновременной коммутации всех силовых транзисторов инвертора и переход к коммутации между несколькими состояниями инвертора, каждое из которых соответствует определенному пространственному состоянию обобщенного вектора выходного напряжения (т.е. переход к коммутации базовых векторов).
В векторной ШИМ для стандартной шеститактной коммутации трехфазного мостового транзисторного инвертора выделяют 8 базовых векторов (два из которых нулевые). Нумеруют базовые вектора двоичными трехразрядыми цифрами от 000 до 111. Каждый разряд указывает текущее состояние транзисторов стойки. Единице соответствует включенное состояние верхнего транзистора (дополнительно можно обозначить заглавной буквой). Нулю соответствует включенное состояние нижнего транзистора (дополнительно можно обозначить прописной буквой). Нулевому базовому вектору 000 соответствует буквенное обозначение abc, другому нулевому вектору 111 – ABC.
Амплитуда всех ненулевых базовых векторов равна модулю обобщенного вектора напряжения, который для трехфазной системы равен: 
. В пространстве ненулевые базовые вектора сдвинуты на 60 градусов друг от друга.
Аналитическая запись базового вектора: 
, где х-угол поворота вектора в пространстве относительно исходного состояния - горизонтальной оси Х, когда включен верхний ключ в фазе А и нижние ключи в фазах В и С (х = 0; 60; 120; 180; 240; 300); АВС - цифровой код вектора. Так базовый вектор 
(100), дополнительно (Авс), направлен по оси Х, базовый вектор 
, дополнительно (АВс) – повернут против часовой стрелки на 60 градусов, базовый вектор 
(010), дополнительно (аВс) повернут на 120 град. против часовой стрелки и т.д. (рис. 6).
|
|
Соединенные вершины базовых векторов образуют шестиугольник, в котором шесть секторов.
Рисунок 6 -Состояния инвертора в режиме векторной ШИМ.
Имея восемь базовых векторов можно воспроизвести любой вектор выходного напряжения, путем переключения на периоде ШИМ между двумя базовыми векторами текущего сектора и нулевыми. Аналитическая запись произвольного вектора выходного напряжения:
= 
· 
+ 
,
где , 
- скважности базовых векторов.
Амплитуда и фаза вектора выходного напряжения зависит от скважности включения базовых векторов. В предельном случае, когда нулевые вектора не используются 
, годограф вектора выходного напряжения – шестиугольник, описанный вокруг базовых векторов. Для формирования синусоидального напряжения с постоянной амплитудой годограф выходного вектора должен быть круговым, поэтому окружность вписанная в шестиугольник – годограф вектора максимального синусоидального напряжения.
Амплитуда максимального синусоидального напряжения чуть меньше базового вектора и может быть определена в точке касания окружности шестиугольника, в которой скважности базовых векторов одинаковы и равны 0,5, а выходной вектор делит сектор пополам, образуя с базовыми векторами угол в 30 градусов (рис. 6, 7).
Рисунок 7. Максимальное фазное синусоидальное выходное напряжение инвертора.
Аналитическая запись вектора максимального синусоидального напряжения:
= 0,5· 
+ 
,
Амплитуда максимального фазного синусоидального напряжения:
= 2·0,5· 
Cos 30 = 
,
тогда действующее значение максимального фазного синусоидального напряжения инвертора:
|
|
.