Вывод. При векторной ШИМ возможно получение фазного синусоидального напряжения в 220 В.

Практическая реализация векторной ШИМ.

Векторные ШИМ реализованы в большинстве контроллеров для управления двигателями переменного тока. Практическая реализация векторных ШИМ возможна на базе стандартной центрированной ШИМ, в которых в качестве несущего сигнала используют D или двухсторонний пилообразный сигнал (рис.8).

Рисунок 8. Формирование интервалов включения транзисторных ключей фаз.

Моменты коммутации транзисторов инвертора определяются моментами равенства опорного треугольного сигнала с текущими значениями модулирующих сигналов , . В данном варианте реализации векторной ШИМ используется двухпроходная коммутация с переключением базовых векторов на периоде ШИМ в последовательности:

О₀ U₀ U₆₀ O₁ U₆₀ U₀ O_0.

Относительное значение модулирующих сигналов определяются из уравнений:

=

=

= +

+ ,

где , – скважности (относительные продолжительности включения) нулевых и базовых векторов

В свою очередь

=

=

=

= ,

где – период ШИМ;

- продолжительности включения нулевых векторов ( – включены нижние, - включены верхние транзисторные ключи) на интервале ШИМ;

- продолжительность включения первого и второго базовых векторов.

Учитывая, что , получим = , тогда

Рисунок 9 – К определению скважностей базовых векторов.

Скважности включения базовых векторов можно найти из рис. 9 по теореме синусов, учитывая что:

получим ,

,

где – глубина модуляции;

– максимальная амплитуда выходного напряжения инвертора (напомним, что амплитуды базовых векторов , поэтому , тогда ).

В итоге:

Таким образом, зная: в каком секторе должен быть сформирован вектор напряжения, какой угол он образует с базовыми векторами и глубину модуляции (величину вектора по отношению к максимальному значению) можно определить скважности включения базовых векторов и значения модулирующих сигналов , . Осциллограммы модулирующих сигналов и фазных напряжений приведены на рис.10.

Рисунок 10 - Осциллограммы модулирующих сигналов и фазных напряжений при формировании максимального выходного напряжения инвертора.

На рис. 10 приведены:

- относительные значения модулирующих сигналов;

- относительное значение средней точки симметричной трехфазной нагрузки, соединенной звездой, относительно минусовой шины звена постоянного тока;

- относительные значения фазных напряжений симметричной трехфазной нагрузки .

Из рис.10. видно, что модулирующие сигналы имеют причудливую форму, далекую от синусоидальной, а средняя точка нагрузки – плавающая. Она «пульсирует» с частотой третьей гармоники выходного напряжения инвертора и имеет треугольную форму. Фазные напряжения при этом синусоидальны, в относительных единицах имеют амплитуду, равную: , что свидетельствует о полном использовании напряжения звена постоянного тока.

Во втором способе реализации векторной ШИМ используется только два модулирующих сигнала . Здесь алгоритм переключения базовых векторов следующий:

Число переключений при таком алгоритме в 1,5 раза меньше, что снижает динамические потери в силовых ключах на 30% без ухудшения формы выходного напряжения.