变频器PWM波形的产生

    由于工作状态的区间是对称的，分析一个状态区间的情况可以推广到其他状态。现把一个六边形空间矢量图改画成图6-17所示的放射形式，这样就可把逆变器的一个工作周期用六个区表示，称为扇区。如图所示的Ⅰ～Ⅵ区。每个扇区的时间为π/3，表示逆变器的一个开关状态。如果一个周期仅是六个不同的工作状态，则成为前述的六脉波逆变器。如果实现PWM控制就是把每一扇区再分成若干个对应于时间Tz的小区，插入若干个组合的电压空间矢量ur，即

   u0t0+u1t1+u2t2 = urTz    (6-11)

式中，t0为零矢量(u7、u8)作用的时间；t1为u1矢量作用的时间；t2为u2矢量作用的时间；Tz为ur组合矢量作用的时间。

    图6-17    电压空间矢量图的放射形式

    这样就可获得优于正六边形的多边形旋转磁场。每一个ur实际卜相当于PWM电压波形中的一个脉冲波，所构成的ur包含u1、u2和u0。为使波形对称，把每一个状态的作用时问均一分为二，同时把u0再分配给u7和u8。假没某一脉冲的电压空问矢量的代码为81277218，则其中8表示u8的作用，1表示u1的作用……这样，在这个小区的Tz时间内，逆变器三相开关状态顺序为000、100、110、111、111、110、100、000，所形成的三相电压波形如图6-18所示。

    图6-18    第Ⅰ扇区内，某Tz小区电压空间矢量序列形成的PWM脉冲

    图6-19    磁链轨迹控制示意图

    在具体实施中，一个扇区内区分的小区越多，就使电动机越能逼近圆形旋转磁场。设Tz为采样周期，在逆变器基波频率ω1的一个周期内，分割成K个采样周期，每个采样周期的时间Tz为

   Tz=2π/Kω1    (6-12)

    为了实现磁链轨迹控制，在Tz时间内磁链轨迹移动距离应趋近于圆形磁链轨迹移动距离，如图6-19所示，为从A点到B点的电压空间矢量变化。设A点为起点，矢量为u7(000)，U1t1为矢量u1(100)在t1时间产生的磁链增虽，U2t2为矢量u2(110)在t2时间产生的磁链增量。B点为新矢量的终点返回u0(111)。

    综上所述，利用电压空间矢量直接生成三相PWM波有如下特点：

    ①每个小区均以零电压矢量（u7和u8）开始和结束。

    ②每个小区，每次只有一个开关切换，因而开关损耗小。

    ③电机旋转磁场逼近圆形的程序决定于小区Tz时间的选取。Tz越小越逼近圆形。但Tz减少受开关器件允许开关频率的限制。

    ④逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比SPWM逆变器输出电压高15%。

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