Raumvektormodulation - Space vector modulation

Die Raumvektormodulation ( SVM ) ist ein Algorithmus zur Steuerung der Pulsweitenmodulation (PWM). Es ist für die Erstellung von verwendetem Wechselstrom (AC) Wellenformen ; Am häufigsten werden dreiphasige Wechselstrommotoren mit unterschiedlichen Drehzahlen von Gleichstrom unter Verwendung mehrerer Klasse-D-Verstärker angetrieben . Es gibt Variationen von SVM, die zu unterschiedlichen Qualitäts- und Rechenanforderungen führen. Ein aktiver Entwicklungsbereich ist die Reduzierung der gesamten harmonischen Verzerrung (THD), die durch das schnelle Umschalten dieser Algorithmen entsteht.

Prinzip

Topologie eines dreiphasigen Grundwechselrichters.

Ein dreiphasiger Wechselrichter, wie rechts gezeigt, wandelt eine Gleichstromversorgung über eine Reihe von Schaltern in drei Ausgangszweige um, die an einen dreiphasigen Motor angeschlossen werden könnten.

Die Schalter müssen so gesteuert werden, dass zu keinem Zeitpunkt beide Schalter im selben Zweig eingeschaltet sind, da sonst die Gleichstromversorgung kurzgeschlossen wird. Diese Anforderung kann durch die komplementäre Betätigung der Schalter innerhalb eines Schenkels erfüllt werden. dh wenn A + eingeschaltet ist, ist A - ausgeschaltet und umgekehrt. Dies führt zu acht möglichen Schaltvektoren für den Wechselrichter V 0 bis V 7 mit sechs aktiven Schaltvektoren und zwei Nullvektoren.

Vektor A + B + C + A - B - C - V AB V BC V CA.
V 0 = {000} AUS AUS AUS AUF AUF AUF 0 0 0 Nullvektor
V 1 = {100} AUF AUS AUS AUS AUF AUF + V dc 0 −V DC aktiver Vektor
V 2 = {110} AUF AUF AUS AUS AUS AUF 0 + V dc −V DC aktiver Vektor
V 3 = {010} AUS AUF AUS AUF AUS AUF −V DC + V dc 0 aktiver Vektor
V 4 = {011} AUS AUF AUF AUF AUS AUS −V DC 0 + V dc aktiver Vektor
V 5 = {001} AUS AUS AUF AUF AUF AUS 0 −V DC + V dc aktiver Vektor
V 6 = {101} AUF AUS AUF AUS AUF AUS + V dc −V DC 0 aktiver Vektor
V 7 = {111} AUF AUF AUF AUS AUS AUS 0 0 0 Nullvektor

Es ist zu beachten, dass die Ausgangsspannungen in den Spalten nach den aktiven Schaltvektoren V 1-6 als gepulste Sinuskurve variieren, wobei jedes Bein um 120 Grad Phasenwinkel versetzt ist .

Um eine Raumvektormodulation zu implementieren, wird ein Referenzsignal V ref mit einer Frequenz f s abgetastet (T s = 1 / f s ). Das Referenzsignal kann unter Verwendung der Transformation aus drei getrennten Phasenreferenzen erzeugt werden . Der Referenzvektor wird dann unter Verwendung einer Kombination der zwei benachbarten aktiven Schaltvektoren und eines oder beider der Nullvektoren synthetisiert. Es gibt verschiedene Strategien zur Auswahl der Reihenfolge der Vektoren und der zu verwendenden Nullvektoren. Die Auswahl der Strategie wirkt sich auf den Oberwellengehalt und die Schaltverluste aus.

Alle acht möglichen Schaltvektoren für einen dreibeinigen Wechselrichter unter Verwendung von Raumvektormodulation. Ein Beispiel V ref ist im ersten Sektor gezeigt. V ref_MAX ist die maximale Amplitude von V ref, bevor eine nichtlineare Übermodulation erreicht ist.

Es gibt kompliziertere SVM-Strategien für den unsymmetrischen Betrieb von Dreiphasen-Wechselrichtern mit vier Beinen. Bei diesen Strategien definieren die Schaltvektoren eher eine 3D-Form (ein hexagonales Prisma in Koordinaten oder ein Dodekaeder in abc-Koordinaten) als ein 2D- Sechseck . Allgemeine SVM-Techniken sind auch für Konverter mit einer beliebigen Anzahl von Beinen und Ebenen verfügbar

Siehe auch

Verweise