Постановка задачи

Предположим, что в некоторое заданное мгновение времени требуется получить на выходе инвертора вектор U_s=U^*, в общем случае отличающийся от названных выше векторов. Такой вектор можно представить формально в виде линейной комбинации названных различающихся векторов:

U^*=∑τ_iU_i.

На рис.5 представлен пример, где в качестве образующих векторов для заданного вектора использованы два ближайших смежных к нему вектора выходных напряжений АИН – U₂ и U₃:

U^*= τ₂U₂₊ τ₃U_3.

Непосредственное использование данной формулы для формирования в заданное мгновение времени заданного вектора выходных напряжений инвертора невозможно, т.к.:

-образующие векторы могут быть реализованы не одновременно, а лишь поочередно

-в структуре силовой схемы инвертора нет элементов, позволяющих выделить в заданное мгновение времени необходимые части (доли) образующих векторов.

Тогда решается вопрос следующим образом:

Заданный вектор U* формируется в виде периодической временной последовательности образующих векторов, среднее значение которой

Uср = 1/Т∑Т_iU_i = ∑Т_iU_i

На некотором интервале времени Т было бы равно заданному значению U*.

Весовые коэффициенты τ_i тогда могут рассматриваться как относительные продолжительности реализации полных значений образующих векторов на интервале усреднения:

τ_i = T_i/T;

где T_i – продолжительность интервала времени, в течение которого на выходе АИН реализуется вектор U_i;

Т – продолжительность интервала усреднения (периода аппроксимации);

i – индекс образующего вектора.

Ограничения и дополнения такой постановки задачи:

-временные интервалы реализации образующих векторов не могут принимать отрицательные значения;

-значения каждого из интервалов реализации не может превышать продолжительность интервала усреднения;

-их сумма должна быть равна интервалу усреднения.

Также, заданный вектор U^*, как направленный отрезок, характеризуется двумя компонентами: длиной (модулем) U* и направлением (углом поворота) θ_u^*. Варьируя соотношением времен реализации τ₂ и τ₃ этих векторов, можно плавно регулировать угол поворота усреднённого вектора в пределах от θ_u2 θ_u3 и в том числе обеспечить заданное значение θ_u^*.

Однако, последовательность, состоящая только из двух близких по направлению образующих векторов, недостаточна для обеспечения заданного значения длины U^* усредненного вектора. Причина заключается в том, что длины образующих векторов превышают длину U^* заданного в примере вектора. Поэтому в состав последовательности образующих векторов должен быть введён ещё один «ближайший меньший» вектор, а именно нулевой вектор U₇ и U₈, геометрическим местом концов которых является начало координат.

Основные этапы синтеза векторных систем шим.

В общем случае стратегия синтеза векторных ШИМ включает следующие основные этапы:

1. Предварительный анализ координат заданного вектора и при необходимости – их ограничение для обеспечения принципиальной возможности решения задачи аппроксимации.

2. Выбор состава образующих векторов для аппроксимации заданного вектора с учетом его пространственного положения.

3. Определение длительностей интервалов реализации каждого из образующих векторов в пределах интервала усреднения в соответствии с требованием равенства усредненного значения вектора напряжений инвертора заданному значению.

4. Выбор порядка следования реализаций образующих векторов на интервале усреднения и синтез сигналов управления ключами инвертора во временной области.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить процессы преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения и векторной широтно-импульсной модуляцией.

ЗАДАНИЕ:

Построить импульсную диаграмму формирования напряжения на выходе преобразователя частоты с векторной широтно-импульсной модуляцией при:

φ = 30⁰ , угол сдвига, при формировании любых состояний;

К = 0,5

ПОСТРОЕНИЕ:

Рис. 5 Базовый вектор напряжения

На рис. 5 выделены все ненулевые базовые вектора 1, 3, 5, 7, 9, 11. Эти вектора образуют шесть секторов. Все сектора разделены на две части, где угол между векторами 30⁰.