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1)目前流行的几种算法概述:
正弦脉宽调制技术SPWM。
SPWM有若干种变形,比如注入3次谐波等。SPWM在通用变频器中的地位处于衰退期,但在高压变频器领域内仍是主导地位。在高压变频器领域内,硬件拓扑结构多采用二极管(或电容)嵌位技术、级连技术、或二者的混合。这些技术的主要特点是:采用多电平技术,用低耐压功率器件来输出高压。高压变频器中采用的算法多是SPWM,或是其变形——移相载波SPWM。
电压空间矢量脉宽调制技术SVM。
(推荐!)
SVM无可争议地占据了通用变频器的主导地位。SVM常用的有两种实现形式,其中之一是C语言实现的算法。
如低成本变频控制板S196
随机PWM。
近来随机PWM也出现在某些商家的宣传手册中。随机PWM通过分散噪声频谱,能避免变频器在某一频率点的高频噪声。但实现不好的随机PWM可能更难使人适应:对于某一频率点的噪声,人耳的长时间听受,会对这一频率点的噪声忍耐阈值大幅提高;而对于多个频率点的噪声,有时反而比较难以忍受。
变压变频算法VVVF
经典的VVVF在绝大部分通用领域内,仍占据主导地位。
矢量控制算法VC
矢量控制算法在高性能领域占据着主导地位。矢量控制的动态、低速等性能指标都达到相当高的水平。无速度传感器反馈的矢量控制虽然性能要低些,但由于省略了速度传感器,也非常流行。
直接转矩控制DTC
相对于矢量控制,从实用性来评价呼声甚高的DTC,可谓雷声大雨点小。大的厂商来说,目前只有某些厂家宣传做出DTC,其产品手册中叙述的5ms的响应速度,是矢量控制远不能及的。一般来说,DTC的优势是动态响应速度快,但在低速时其稳定性能不如矢量控制。
但是随着拖动技术的不断发展以及大功率电力电子器件的不断更新,交流异步电机V/F控制PWM变频应用越来越广泛。传统的SPWM变频调速技术理论成熟,原理简单,易于实现,但其逆变器输出线电压的幅值最大值仅为0.866UD,直流侧电压利用率较低;而采用空间矢量PWM(SVPWM)算法可使逆变器输出线电压幅值最大值达到UD,较SPWM调制方式提高了15%,且在同样的载波频率下,采用SVPWM控制方式的逆变器开关次数少,降低了开关损耗。
1 空间矢量PWM基本工作原理
图1所示为三相电压型逆变器的工作原理图,它由6个开关器件组成。逆变器输出的空间电压矢量为:

根据同一桥臂的上下两个开关器件不能同时导通的原则,其三相桥臂开与关可以有8种状态。在这8种开关模式中,有6种开关模式输出电压,在三相电机中形成相应的6个磁链矢量,另外2种开关模式不输出电压,不形成磁链矢量,称之为零矢量。各种状态形成的矢量在空间坐标系中的位置关系如图2所示:

括号内的二进制数依相序A,B,C表示开关的不同状态,“1”表示上桥臂功率器件导通,下桥臂器件关闭;“0”表示的工作状态与此相反。任意一个电压空间矢量的幅值和旋转角度都表示此刻输出PWM波的基波幅值及频率大小,它的相位则表示不同的脉冲开关时刻。因此,三相桥式逆变器的目标就是利用这8种基本矢量的时间组合,去近似模拟合成这样一个磁链圆。
通常将一个圆周期6等份,并习惯地称之为扇区。每一扇区又可继续划分为任意的m个小等份。当理想电压矢量位于任一扇区之中时(如图2所示),就用该扇区的两个边界矢量和两个零矢量去合成该矢量,例如:当理想电压矢量处于第一扇区时就由两个非零矢量以及零矢量合成,其他扇区依此类推。假设理想电压矢量位于图3所示的位置,依据正弦定理可以得到式(2)—式(4):

由于理想电压矢量是由位于该扇区边界的两个非零矢量和零矢量合成,在实际合成时可采用每一个非零矢量分别发出两次,零矢量则依次插入各个分割点的方法。例如:理想电压矢量为,其合成步骤可以是:先发非零矢量作用t1/2时间,再发零矢量作用t0/4时间,而后发出非零矢量作用t2/2时间,接着发出零矢量作用t0/4时间。然后再依此次序重发矢量一次,就完成了整个合成过程。之所以采用这种合成方法是因为系统工作到低频时,控制周期变长,而每个周期内非零矢量的作用时间又是一定的,也就是说零矢量的作用时间相应的变长了。于是就将一个周期中太长的零矢量分开成几个零矢量,而后把它们均匀地插入到非零矢量中去,这样既满足了合成的要求,又有效地抑止了低速转矩脉动。对于理想电压矢量位于扇区边界的这种情形,可以把它作为扇区的特例来处理,即有一个非零矢量的作用时间为0。
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