時(shí)間:2018-10-29 09:58:13來源:網(wǎng)絡(luò)作者
在FOC算法中,針對(duì)DQ兩軸的PI算法計(jì)算出來得到DQ軸電壓,經(jīng)過反PARK變換后可得到α軸和β軸電壓,但這些個(gè)電壓都只是一個(gè)計(jì)算機(jī)里面的數(shù)值而已,如何轉(zhuǎn)化成實(shí)實(shí)在在的加載到電機(jī)相線上的端電壓,那么就需要用到由電力電子開關(guān)器件(MOSFET或IGBT)所組成的驅(qū)動(dòng)橋來實(shí)現(xiàn)。
假設(shè)控制程序希望電機(jī)相線上有一個(gè)3V的電壓,而電池的供電只有一個(gè)穩(wěn)定的12V,怎樣得到這個(gè)3V呢?這就是SPWM或SVPWM要干的事情。
PWM的理論依據(jù):沖量等效原理
沖量相等而形狀不同的窄脈沖施加在一個(gè)慣性環(huán)節(jié)上,其效果基本相同,如下如所示四種脈沖的電壓施加到RL回路上,回路中的電流響應(yīng)的傅里葉級(jí)數(shù)展開的低頻部分基本相同,高頻部分略有區(qū)別。
該原理成立的兩個(gè)條件——窄脈沖和慣性環(huán)節(jié)缺一不可?!罢边@個(gè)概念是相對(duì)RL回路的時(shí)間常數(shù)而言的,如果慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)是毫秒級(jí),那么這個(gè)脈沖起碼就要窄到數(shù)十個(gè)微秒這個(gè)數(shù)量級(jí);如果慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)是上百個(gè)毫秒,那么這個(gè)脈沖窄到幾個(gè)毫秒也能接受。另外一個(gè)是必須有慣性環(huán)節(jié)存在,這個(gè)比較容易理解,如果被控對(duì)象是一個(gè)純電阻,無論四種脈沖多么窄,輸出電流響應(yīng)不會(huì)基本相同。
這個(gè)理論是數(shù)學(xué)家們搞理論分析搞出來的,但是對(duì)當(dāng)前基于半導(dǎo)體的計(jì)算機(jī)離散控制系統(tǒng)而言(量子計(jì)算及和生物計(jì)算機(jī)不知道是什么鬼樣子),最簡單的也最可行的方式顯然就是只給0或者1的開關(guān)信號(hào),因此基于目前人類的技術(shù)水平,圖a)里面的方波的方式就是最理想的選擇了。
SPWM:正弦脈寬調(diào)制
正弦脈寬調(diào)制的思想比較容易簡單粗暴,在得到α軸和β軸電壓以后,再做一次反CLARK變換就可以得到電機(jī)的三相正弦電壓Va,Vb,Vc,用一個(gè)三角波做調(diào)制從而得到每一相上的斬波信號(hào)。相電壓和線電壓的都是正弦波。
以電源電壓12V為例,在這種調(diào)制方式下的相電壓峰峰值最多能達(dá)到12V,因此線電壓的峰峰值最多能達(dá)到,母線電壓利用率為
在任意時(shí)刻,Va+Vb+Vc=1.5*母線電壓。(幅值相等三個(gè)互差120度的正弦之和A*sinωt+A*sin(ωt+120°)+A*sin(ωt+240°)=1.5*A)
SVPWM:空間矢量調(diào)制
SVPWM則以三相的合成矢量為出發(fā)點(diǎn),其基本思想為:在數(shù)學(xué)意義上的abc軸也好,αβ軸也好,其產(chǎn)生的電壓都應(yīng)該等于dq軸合成的那個(gè)電壓。那么只要讓驅(qū)動(dòng)橋最終所產(chǎn)生的電壓矢量跟dq軸的合成電壓矢量是一樣的那就達(dá)到了這個(gè)目的。至于怎么從αβ軸電壓得到每相橋臂的占空比,我就不在這啰嗦了,因?yàn)榫W(wǎng)上一搜一堆一堆的。
仍然以電源電壓12V為例,在SVPWM調(diào)制下,相電壓變成了一個(gè)0~12V鞍形波,但是電機(jī)的線電壓仍然保持為正弦波80%1步。
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