Векторная широтно-импульсная модуляция

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Не следует путать с векторным управлением.

Векторная широтно-импульсная модуляция (англ. Space vector modulation, SVM) — один из методов широтно-импульсной модуляции (ШИМ), использующийся для управления активными трёхфазными преобразователями. При векторной модуляции вычисляются не мгновенные значения напряжений, прикладываемых к обмоткам, а моменты подключения обмоток к силовому мосту с целью формирования заданного вектора напряжения, (что и отображено в названии метода). Существуют различные способы векторной ШИМ. В частности, некоторые способы позволяют снизить потери в силовых ключах и синфазную помеху за счёт минимизации количества переключений силовых ключей за один период коммутации; другие способы позволяют улучшить гармонический состав генерируемого напряжения. Метод интенсивно развивается с 1990-х годов, благодаря развитию микроконтроллерного управления и силовых компонентов, в частности, транзисторов. Несмотря на схожесть названий, метод векторной широтно-импульсной модуляции, строго говоря, не является разновидностью векторного управления, являющегося системой обратной связи для формирования заданных векторов тока и напряжения электродвигателей, электрогенераторов и сетевых инверторов.

Пример

Рис. 1. Типичная структура трёхфазного моста, питаемого источником постоянного напряжения

Базовые векторы для коммутации типичного трёхфазного моста при векторной ШИМ (см. рис. 1)

Базовый вектор A+B+C+A−B−C−VABVBCVCA
V0 = {000} ВЫКЛ ВЫКЛ ВЫКЛ ВКЛ ВКЛ ВКЛ 0 0 0 нулевой вектор
V1 = {100} ВКЛ ВЫКЛ ВЫКЛ ВЫКЛ ВКЛ ВКЛ +Vdc0 −Vdcактивный вектор
V2 = {110} ВКЛ ВКЛ ВЫКЛ ВЫКЛ ВЫКЛ ВКЛ 0 +Vdc−Vdcактивный вектор
V3 = {010} ВЫКЛ ВКЛ ВЫКЛ ВКЛ ВЫКЛ ВКЛ −Vdc+Vdc0 активный вектор
V4 = {011} ВЫКЛ ВКЛ ВКЛ ВКЛ ВЫКЛ ВЫКЛ −Vdc0 +Vdcактивный вектор
V5 = {001} ВЫКЛ ВЫКЛ ВКЛ ВКЛ ВКЛ ВЫКЛ 0 −Vdc+Vdcактивный вектор
V6 = {101} ВКЛ ВЫКЛ ВКЛ ВЫКЛ ВКЛ ВЫКЛ +Vdc−Vdc0 активный вектор
V7 = {111} ВКЛ ВКЛ ВКЛ ВЫКЛ ВЫКЛ ВЫКЛ 0 0 0 нулевой вектор

Примечание. +Vdc — напряжение на «+»-шине постоянного тока; -Vdc — напряжение на «-»-шине постоянного тока.

Все возможные восемь базовых векторов для трёхфазного инвертора при векторной широтно-импульсной модуляции. В качестве примера рассмотрен формируемый вектор Vref. Vref_MAX — максимальная амплитуда вектора Vref в зоне линейной модуляции.
Генерация пространственного вектора Ua = Vref с помощью базовых векторов
Длительность нулевого вектора влияет на амплитуду результирующего вектора
Визуализация принципа получения большего выходного напряжения в векторной ШИМ по сравнению с первоначально изобретенной синусоидальной ШИМ. На рисунке показано изменение во времени потенциалов фаз относительно потенциала минусовой шины звена постоянного тока. В синусоидальной ШИМ потенциал средней точки нагрузки составляет половину от напряжения звена постоянного тока, а в шестисекторной векторной ШИМ (наиболее распространенная) потенциал средней точки «плавает»