5.3_异步电动机的变压变频调速.pptVIP

主电路原理图 图 三相逆变器-异步电动机调速系统主电路原理图 开关工作状态 如果，图中的逆变器采用180°导通型，功率开关器件共有8种工作状态（见附表） ，其中 6 种有效开关状态； 2 种无效状态（因为逆变器这时并没有输出电压）： 上桥臂开关 VT1、VT3、VT5 全部导通 下桥臂开关 VT2、VT4、VT6 全部导通 开关状态表 开关控制模式 对于六拍阶梯波的逆变器，在其输出的每个周期中6 种有效的工作状态各出现一次。逆变器每隔 ?/3 时刻就切换一次工作状态（即换相），而在这 ?/3 时刻内则保持不变。 （a）开关模式分析 设工作周期从100状态开始，这时VT6、VT1、VT2导通，其等效电路如图所示。各相对直流电源中点的电压都是幅值为 UAO’ = Ud / 2 UBO’ = UCO’ = - Ud /2 O + - iC U d iA iB id VT1 VT6 VT2 （b）工作状态100的合成电压空间矢量 由图可知，三相的合成空间矢量为 u1，其幅值等于Ud，方向沿A轴（即X轴）。 u1 uAO’ -uCO’ -uBO’ A B C （c）工作状态110的合成电压空间矢量 u1 存在的时间为?/3，在这段时间以后，工作状态转为110，和上面的分析相似，合成空间矢量变成图中的 u2 ，它在空间上滞后于u1 的相位为 ?/3 弧度，存在的时间也是 ?/3 。 u2 uAO’ -uCO’ uBO’ A B C （d）每个周期的六边形合成电压空间矢量 u1 u2 u3 u4 u5 u6 u7 u8 依此类推，随着逆变器工作状态的切换，电压空间矢量的幅值不变，而相位每次旋转 ?/3 ，直到一个周期结束。 这样，在一个周期中 6 个电压空间矢量共转过 2? 弧度，形成一个封闭的正六边形，如图所示。 （2）定子磁链矢量端点的运动轨迹 电压空间矢量与磁链矢量的关系 一个由电压空间矢量运动所形成的正六边形轨迹也可以看作是异步电动机定子磁链矢量端点的运动轨迹。对于这个关系，进一步说明如下： 图5-26 六拍逆变器供电时电动机电压空间矢量与磁链矢量的关系 设在逆变器工作开始时定子磁链空间矢量为?1，在第一个 ?/3 期间，电动机上施加的电压空间矢量为图中的 u1 。 也就是说，在 ?/3 所对应的时间 ?t 内，施加 u1的结果是使定子磁链 ?1 产生一个增量??，其幅值 |u1| 与成正比，方向与u1一致，最后得到图5-29所示的新的磁链，而 （5-75） （5-46） 依此类推，可以写成 ?? 的通式 总之，在一个周期内，6个磁链空间矢量呈放射状，矢量的尾部都在O点，其顶端的运动轨迹也就是6个电压空间矢量所围成的正六边形。 磁链矢量增量与电压矢量、时间增量的关系 如果 u1 的作用时间?t 小于 ?/3 ，则 ??i 的幅值也按比例地减小，如图 5-30 中的矢量 。可见，在任何时刻，所产生的磁链增量的方向决定于所施加的电压，其幅值则正比于施加电压的时间。 图5-30 磁链矢量增量与电压矢量、时间增量的关系 4. 电压空间矢量的线性组合与SVPWM控制 如前分析，我们可以得到的结论是： 如果交流电动机仅由常规的六拍阶梯波逆变器供电，磁链轨迹便是六边形的旋转磁场，这显然不象在正弦波供电时所产生的圆形旋转磁场那样能使电动机获得匀速运行。 如果想获得更多边形或逼近圆形的旋转磁场，就必须在每一个期间内出现多个工作状态，以形成更多的相位不同的电压空间矢量。为此，必须对逆变器的控制模式进行改造。 圆形旋转磁场逼近方法 PWM控制显然可以适应上述要求，问题是，怎样控制PWM的开关时间才能逼近圆形旋转磁场。 科技工作者已经提出过多种实现方法，例如线性组合法，三段逼近法，比较判断法等[31]，这里只介绍线性组合法。 基本思路 图5-31 逼近圆形时的磁链增量轨迹 如果要逼近圆形，可以增加切换次数，设想磁链增量由图中的??11 ， ??12 ， ??13 ， ??14 这4段组成。这时，每段施加的电压空间矢量的相位都不一样，可以用基本电压矢量线性组合的方法获得。 线性组合的方法 图5-28 电压空间矢量的线性组合 图5-28表示由电压空间矢量和的线性组合构成新的电压矢量。 设在一段换相周期时间T0 中，可以用两个矢量之和表示由两个矢量线性组合后的电压矢量us ，新矢量的相位为 ? 。 （1）线性组合公式 可根据各段磁链增量的相位求出所需的作用时间 t1和 t2 。在图5-3