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SPWM逆变器死区影响的几种补偿方法来源于瑞达科技网 | |
作者:佚名 文章来源:网络 点击数305 更新时间:2011/1/25 文章录入:瑞达 责任编辑:瑞达科技 | |
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1 引言 死区可以避免因桥臂开关管同时导通的故障, ![]() 常用的最基本补偿方法有两种:一种是电流反馈型补偿, ![]() 2 电流反馈型补偿 死区设置方式有两种,即双边对称设置和单边不对称设置。现以双边对称设置方式为例来进行说明,其结果对单边不对称设置方式也同样适用。 带死区的SPWM逆变器在感性负载时,基波幅值的减小与3、5、7…次谐波幅值的增大都与Δtωc=ΔtNωs成正比(ωc为SPWM中三角波电压的角频率), ![]() 补偿电压ucom的相位与电流iA的相位相同,与误差波电压uD1.4的相位相反。由于载波三角波的每个边都是线性的,所以us+ui调制的波形等于us和ui调制波形的和。us产生的有死区调制波为uAO′,反馈二极管产生的误差波为uD1.4,ui产生的调制波为ucom,所以逆变器的输出电压方程式为: ![]() 采用如图2所示的电流反馈补偿电路,很好地达到了消除误差波uD1.4对基波幅值减小和产生3、5、7…次谐波的不良影响。 3 电压反馈型补偿 电压反馈型补偿电路如图4所示。将各相的SPWM输出电压波形uAO″通过降压变压器Tr检测出来,并倒相变成-uAO″, ![]() 图4所示的电压反馈型补偿电路,可以完全消除掉误差波uD1.4所造成的不良影响,只不过电路比电流反馈型复杂些。 4 电流反馈型补偿电路在矢量控制系统中应用实例 文献[2]介绍了一种矢量控制系统中应用的电流反馈型补偿电路,是在旋转坐标系上进行补偿。当用空间矢量来表示变频器的三相输出电压和电流时,则可以得到不同电流矢量下的误差电压矢量△ui,其相位与电流矢量相反,而与电流的幅值无关,如表1所示。 ![]() 由表1可知,当电流矢量位于空间六个不同区域时,变频器的输出电压将损失六个对应的电压矢量ΔU1~ΔU6,这六个误差电压矢量的方向与变频器的六个非零空间电压矢量方向完全一致,其幅值为3ΔU/2。 假定变频器输出电压的角频率为ω1,则得到一个同步旋转坐标系doq,d轴与电动机定子A相绕组的夹角θ=fω1·dt,如图5所示,则电动机定子电流矢量在doq坐标系上的id、iq分量为: ![]() 任一时刻电流矢量i1在静止坐标系中的位置角(以A相绕组为横坐标轴)为 θ=θ0+θ1 变频器输出电流矢量与误差电压矢量之间的对应关系如表1所示,由表1可以得到补偿电压矢量与θ的关系,如表2所示。 ![]() 由表2可知,只要实时地检测电动机两相定子电流iA、iB,通过上述方程式计算出电流矢量的位置角θ,由表2查出相应的补偿电压矢量进行补偿,就可以完全消除掉误差波引起的不良影响。补偿电路如图6所示。此系统采用专用微处理器μPD78365,变频器的最高频率可达15kHz。 5 电压反馈型补偿电路在变频调速系统的应用实例 这是一种电压反馈型补偿电路在8098单片机控制的变频调速系统中的一个应用实例。在本例中,死区是按单边不对称方式设置的。补偿电路是按照检测输出电压uAO″,并与控制信号波uAO进行比较,用所得的偏差电压udev=uAO-uAO″以补偿控制方式进行补偿的。 udev的相位与电流iA相同,与误差电压uD1.4相反, ![]() ![]() 6 结语 电流反馈型与电压反馈型补偿电路,是最基本的补偿电路,这两种补偿电路如果调整得当都能很好地补偿掉二极管续流产生的误差波引起的不良影响。 电流反馈补偿电路的特点是电路简单,但它是通过对电流的过零点的检测来进行补偿的。由于电流噪声的影响,电流过零点一般都存在一定程度的模糊性,检测精度会受到一定影响。再则,电流滤波环节也会产生检测滞后。 ![]() 电压反馈型补偿电路,虽没有过零点检测的模糊性,但都存在SPWM波的检测精度问题。和检测滞后问题。补偿电路相对比较复杂。 应用微处理器μPD78365的矢量控制系统中的电流反馈型补偿电路,与图2所示的原电流反馈型补偿电路的不同之处是,用电流矢量位置角的检测代替了电流过零点的检测,避开了电流过零点的模糊性,由于用区域检测代替瞬时值检测,因而对采样速度的要求较低,易于软件实现。由于是在同步旋转坐标系上进行补偿,所以电流的滤波环节也不会引起滞后。同时电路也比较简单,抗干扰能力也比较强,补偿效果非常理想。应用于8098单片机控制系统中的电压反馈型补偿电路,具有与此相同的效果和特性。 |
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