如何消除變頻器系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)矩脈動

時間：2020-01-05作者：武漢翔雷電子有限公司瀏覽：933

變頻器系統(tǒng)低頻特性改善措施（2）
圓周PWM方法降低轉(zhuǎn)距脈動
“圓周”的含義是*子磁鏈ψ1空間矢量在高斯平面中沿著一個非常接近于圓周的多邊形，其以降低電動機脈動轉(zhuǎn)距為目的來確定電壓脈沖的寬度和位置。三相逆變器為全波橋式結(jié)構(gòu)，如其運行在這樣一種方式下，當(dāng)交流輸出端（a、b、c）之一在任何時候接通直流母線（應(yīng)同時接到另一個直流母線上），這一原理從圖1（a）中可以明顯表示清楚。顯然交流輸出端接到直流母線方式有六種，這就導(dǎo)致定子電壓U1的空間矢量有六個位置，這六個位置如圖1（b）所示，圖1（b）中六種開/關(guān)狀態(tài)對應(yīng)著U1的六種位置，圖中粗線位置表示開關(guān)1、3、6處于開的位置，投影所產(chǎn)生的瞬時相電壓如下：
Va=Vb=1/3VdcVc=-2/3Vdc
其余類推，符號Va、Vb、Vc代表三相輸出電壓的瞬時相電壓值，假如Ia+Ib+Ic=0由空間矢量在A、B、C軸上的垂直投影就可得到Va、Vb、Vc，除以上六種開/關(guān)狀態(tài)外，還有使開關(guān)1、3、5或2、4、6同時關(guān)斷兩種狀態(tài)，在這種情況下，交流輸出端a、b、c接到同一電位上，U1及Ua、Ub、Uc順次變?yōu)榱?，將這種運行方式應(yīng)用到一個三電平PWM逆變器上可獲得與兩電平PWM相比而言較低的諧波成分。
PWM形式是一種斬波準(zhǔn)方波調(diào)制，負(fù)載上的相電壓由矩形段和零電壓段（U1=0時）組成，在每個電壓脈沖時刻，矢量ψ1以恒定線速度移動，而在零電壓段保持靜止，然而由于矢量ψ2以恒定角速度W1轉(zhuǎn)動，ψ1和ψ2間的夾角δ就出現(xiàn)了，因此電壓斬波是引起高頻轉(zhuǎn)距脈動的主要原因，頻率與輸出電壓矩脈沖頻率相同。這是由于PWM自身固有的，實際上高頻轉(zhuǎn)矩脈動是很難消除的，并疊加于低頻轉(zhuǎn)矩脈動之上。為消除系統(tǒng)的低頻轉(zhuǎn)矩脈動可從以下兩種方式開展工作。
1.1在電壓脈沖中間點的時刻，矢量ψ1、ψ2間的夾角δ在穩(wěn)態(tài)運行時對于所有脈沖應(yīng)保持恒定，消除由δ變化而產(chǎn)生的對低頻轉(zhuǎn)矩（頻率為6F1）的影響，在空載情況下δ=0盡管ψ1的幅值變化，低頻轉(zhuǎn)矩脈動仍然將被*消除。


1.2在恒定的負(fù)載時（δ-cost≠0）僅僅ψ1幅值的變化引起低頻轉(zhuǎn)矩脈動，而負(fù)載引起ψ2幅值的變化可以忽略，因此**獲得一個比較接近于圓周的ψ1矢量軌跡。圓周PWM是利用空載矢量ψ1的空間位置來確定電壓脈沖的中間點，即晶閘管導(dǎo)通段及零電壓段的合理組合，可以產(chǎn)生幅值變化可以忽略不計的ψ1，此原理ψ1停止時刻（即零電壓段）用圓點標(biāo)出，確定電壓脈沖位置使它們對稱，如圖中各橫坐標(biāo)的中間點，脈沖寬度（即持續(xù)時間）與橫坐標(biāo)長度相對應(yīng)，所要求的輸出電壓來確定。自然電壓波形周期由ψ1矢量沿多邊形轉(zhuǎn)一周所需的時間確定。采用此方法在保持輸出電壓由零到較大值可變的同時，可有效的消除低頻轉(zhuǎn)矩脈動。

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