小功率高功率因數(shù)變頻器

1、 變頻器基本構(gòu)成變頻器基本構(gòu)成n高頻整流部分n恒壓頻比逆變部分 目錄目錄n 空間矢量調(diào)制技術(shù)n 整流器的雙閉環(huán)控制n 逆變器的恒壓頻比控制空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）n整流和逆變部分都采用空間矢量調(diào)制技術(shù)，SVPWM的理論基礎(chǔ)是平均值等效原理，即在一個(gè)開關(guān)周期TPWM內(nèi)通過對(duì)基本電壓矢量加以組合，使其平均值與給定電壓矢量相等n(1) SVPWM優(yōu)化諧波程度比較高，消除諧波效果要比SPWM好，實(shí)現(xiàn)容易，并且可以提高電壓利用率。n(2) SVPWM比較適合于數(shù)字化控制系統(tǒng)空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）n三相相電壓ua、ub、uc合成的電壓空間矢量為22jjj(

2、)332outabcm2()3tUuu eu eU eambmcmcos2cos()32cos()3uUtuUtuUt空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）n當(dāng)a，b或c為1時(shí)，逆變橋的上橋臂開關(guān)管開通，其下橋臂開關(guān)管關(guān)斷(即a，b或c為0)；反之，當(dāng)a，b或c為0時(shí)，上橋臂開關(guān)管關(guān)斷而下橋臂開關(guān)管開通(即a，b或c為1)。由于同一橋臂上下開關(guān)管不能同時(shí)導(dǎo)通，則上述的逆變器三路逆變橋的組態(tài)一共有8種22jjdc33out2()3UUabece空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）PWMout102600000111()TUTU

3、TUT UU或120PWMTTTT11PWM2260PWMoTUUTTUUTU U6060U U60602U Udcdc/3/3和和U U0ut0utU Um mm1PWMdcm2PWMdcmoPWMdc3sin()33sin(13cos()6UTTUUTTUUTTU空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）n(1) 判斷電壓空間矢量Uout所在的扇區(qū)ref1ref2ref333UuUuuUuu 定義三個(gè)變量定義三個(gè)變量A A，B B，C C通過分析可以得出：通過分析可以得出：若若U Uref1ref100，則，則A=1，否則，否則A=0；若若U Uref2ref200，則，則B=1，否

4、則，否則B=0；若若U Uref3ref300，則，則C=1，否則，否則C=0。令令N=4*C+2*B+A，則可以得到，則可以得到N與扇區(qū)的關(guān)系，得出與扇區(qū)的關(guān)系，得出U Uoutout所在的所在的扇區(qū)扇區(qū)空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）(2) 確定各扇區(qū)相鄰兩非零矢量和零矢量作用時(shí)間12060PWMPWM260PWMcos3sin3TTuUUTTTuUTPWM1dcPWM2dc3( 3)23TTuuUTTuU空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）n(2) 確定各扇區(qū)相鄰兩非零矢量和零矢量作用時(shí)間PWMdcPWMdcPWMdc333()233()2TuXUTYuuUT

5、ZuuU同理，以此類推可以得出其它扇區(qū)各矢量的作用時(shí)間，可以令同理，以此類推可以得出其它扇區(qū)各矢量的作用時(shí)間，可以令如果當(dāng)如果當(dāng)T T1 1+T+T2 2TTPWMPWM，必須進(jìn)行過調(diào)制處理，必須進(jìn)行過調(diào)制處理，則令則令: :11PWM1222PWM12TTTTTTTTTT空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）(3) 確定各扇區(qū)矢量切換點(diǎn)aPWM12ba1cb2()/ 4/ 2/ 2TTTTTTTTTT三相電壓開關(guān)時(shí)間切換點(diǎn)三相電壓開關(guān)時(shí)間切換點(diǎn)Tcmp1、Tcmp2、Tcmp3與各扇區(qū)的關(guān)系與各扇區(qū)的關(guān)系空間矢量調(diào)制技術(shù)（空間矢量調(diào)制技術(shù)（SVPWM）整流器數(shù)學(xué)模型整流器數(shù)學(xué)模型u

6、i RLdidtS uui RLdidtS uui RLdidtS uCdudtiiS iS iS iisaaaadcsbbbbdcsccccdcdcdcLa ab bc cL*整流器的能量傳輸整流器的能量傳輸n輸入有功電流Id和功率P均與整流器交流輸入端電壓U1有關(guān)，如果U1滯后于電網(wǎng)電壓Us，滯后角為正，此時(shí)有功電流和功率均為正，即電網(wǎng)向整流器輸出有功。反之，如果U1超前電網(wǎng)電壓，滯后角為負(fù)，有功電流和功率均為負(fù)，即整流器將直流側(cè)電能變成交流電壓送給電網(wǎng)，整流器此時(shí)處于逆變狀態(tài)n輸入無功電流Iq和功率Q也與整流器輸入端電壓U1有關(guān)， 如果U1幅值大于電網(wǎng)電壓Us幅值無功電流Iq和功率Q為負(fù)

7、值，電網(wǎng)向整流器輸出容性無功或者電網(wǎng)向整流器吸收感性無功。反之如果U1幅值小于電網(wǎng)電壓幅值， 則電網(wǎng)向整流器輸出感性無功，或者電網(wǎng)向整流器吸收容性無功s1UcosUs1UcosUClark變換變換XTXXTXabcabcabcabcClark變換111222 333022abcT T abc1012321232 Park變換變換dqabcdqabcabcdqabcdqXTXXTXPark變換 TdqttttcossinsincosTTdqdqtttt1cossinsincosdq坐標(biāo)變換的意義坐標(biāo)變換的意義n對(duì)輸入電流進(jìn)行解耦控制，使d q 軸上電流相互獨(dú)立控制，分解成有功分量和無功分量，可以

8、提高功率因數(shù)坐標(biāo)系坐標(biāo)系ui RLdidtS uui RLdidtS uui RLdidtS uCdudtiiS iS iS iisaaaadcsbbbbdcsccccdcdcdcLa ab bc cL*didtdidtdudtRLSLRLSLSCSCiiuLLCuuidcdcssL0032320100010001*、dq坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型對(duì)比坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型對(duì)比didtdidtdudtRLSLRLSLSCSCiiuLLCuuidcdcssL0032320100010001*didtdidtdudtRLSLRLSLSCSCiiuLLCuuidqdcdqdqdqdcsdsqL*3232010001

9、0001dq坐標(biāo)系下坐標(biāo)系下PWM整流器模型整流器模型S*dudc1sC321sLRLL1sLR+-+-+-iLidc+-idiqS*qusdusqurdurqi*dSdudc1sC321sL RLL1sLR+-+-+-iLidc+-idiqSqusdusqurdurqL-L+Gid(s)Giq(s)i*qGu(s)u*dc-整流器模型逆變器主電路逆變器主電路逆變器的恒壓頻比控制逆變器的恒壓頻比控制n根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，可以通過改變電機(jī)的供電頻率來改變來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，但同時(shí)也必須協(xié)調(diào)地改變電機(jī)的供電電壓，保證電機(jī)的磁通恒定n電機(jī)定子每相感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值為n電機(jī)的端電壓與感應(yīng)電動(dòng)勢的關(guān)系n當(dāng)定子頻率較高，感應(yīng)電動(dòng)勢也較大，可以忽略定子阻抗，認(rèn)定定子相電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢，則NsssskNfE44. 4ssssIRE UssNsssfUKkNf44. 4Us逆變器的恒壓頻比控制逆變器的恒壓頻比控制n恒壓頻比變頻調(diào)速原理圖逆變器的恒壓頻比控制逆變器的恒壓頻比控制nGI模塊：積分給定模塊，使頻率逐步上升nGian:使積分常數(shù)不受放大器偏差的影響nSaturac