Modulacijske metode kod autonomnih izmjenjiva a
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 58

Modulacijske metode kod autonomnih izmjenjivača PowerPoint PPT Presentation


  • 117 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

UČINSKA ELEKTRONIKA. Modulacijske metode kod autonomnih izmjenjivača. Osnovno upravljanje 3-faznim izmjenjivačem (6-step) Metode modulacije utemeljene na nosiocu (CB – carrier based) Sinusna modulacija širine impulsa Nesinusna modulacija širine impulsa (signal nultog slijeda)

Download Presentation

Modulacijske metode kod autonomnih izmjenjivača

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Modulacijske metode kod autonomnih izmjenjiva a

UČINSKA ELEKTRONIKA

Modulacijske metode kod autonomnih izmjenjivača

Osnovno upravljanje 3-faznim izmjenjivačem (6-step)

Metode modulacije utemeljene na nosiocu (CB – carrier based)

Sinusna modulacija širine impulsa

Nesinusna modulacija širine impulsa (signal nultog slijeda)

Vektorska modulacija širine impulsa

Ak. god. 2013/2014

Zagreb, 13. 1. 2014.


Ideja sinusne modulacije irine impulsa na elo generiranja d t opis jednofaznog slu aja

Ideja sinusne modulacije širine impulsaNačelo generiranja d(t) – Opis jednofaznog slučaja

Sklopni raspored sklopki izmjenjivača određen je usporedbom visokofrekvencijskog trokutnog signala nosioca utr i niskofrekvencijskog sinusnog referentnog signala uref.

Signal nosioc se još naziva prijenosni signal. Referentni signal se još naziva upravljački ili modulacijski signal.

U sjecištima referentnog signala i signala nosioca sklopke izmjenjivača sklapaju.

Kada je referentni signal veći od signala nosioca uklapaju sklopke T1 i T4.

Na trošilu je napon jednak ulaznom istosmjernom naponu Udc.

Kada je referentni signal manji od signala nosioca uklapaju sklopke T2 i T3.

Na trošilu je napon jednak negativnom ulaznom istosmjernom naponu -Udc.


Ideja sinusne modulacije irine impulsa na elo generiranja d t

Ideja sinusne modulacije širine impulsaNačelo generiranja d(t)

Valni oblik i frekvencija referentnog signala određuju frekvenciju i valni oblik osnovnog harmonika izlaznog napona izmjenjivača.

Ako je frekvencija signala nosioca znatno veća od frekvencije referentnog signala, može se pretpostaviti da unutar jedne sklopne periode referentni signal ima konstantnu vrijednost.


Ideja sinusne modulacije irine impulsa osnovni harmonik napona pwm valnog oblika

Ideja sinusne modulacije širine impulsaOsnovni harmonik napona PWM valnog oblika

Trenutačna srednja vrijednost izlaznog napona ua(t) unutar jedne sklopne periode za ma 1 iznosi:

Ako se referentni napon uref(t) mijenja po sinusnoj funkciji sa željenom izlaznom frekvencijom izmjenjivala f1 = 1/2:

Trenutačna se srednja vrijednost izlaznog napona mijenja po sinusnoj funkciji frekvencije f1:


Ideja sinusne modulacije irine impulsa osnovni harmonik napona pwm valnog oblika1

Ideja sinusne modulacije širine impulsaOsnovni harmonik napona PWM valnog oblika

Amplituda osnovnog harmonika izlaznog napona iznosi:

Amplituda osnovnog harmonika izlaznog napona se mijenja linearno s amplitudnim indeksom modulacije. Zato se područje ma od 0 do 1 naziva linearnim područjem rada.

Za maksimalnu vrijednost indeksa modulacija ma =1 u linearnom području, vršna vrijednost osnovnog harmonika izlaznog napona Ua1 = Udc.

Frekvencija signala nosioca određuje frekvenciju sklapanja sklopki izmjenjivača. Što je ta frekvencija veća, to točnije trenutačna srednja vrijednost izlaznog napona slijedi sinusnu funkciju.


Trofazni izmjenjiva

Trofazni izmjenjivač

Izmjenjivač u trofaznom mosnom spoju je proširenje jednofaznog izmjenjivača u mosnom spoju. Dodan je još jedan par sklopki.

Sve metode se svode na sklapanje poluvodičkih sklopki s ciljem da se na izlazu izmjenjivača dobije izmjenični trofazni napon, promjenjive amplitude i frekvencije .


Osnovno upravljanje sklopkama trofaznog izmjenjiva a metoda est koraka 6 step

Osnovno upravljanje sklopkama trofaznog izmjenjivačaMetoda šest koraka – 6-step


Osnovno upravljanje sklopkama trofaznog izmjenjiva a metoda est koraka 6 step1

Osnovno upravljanje sklopkama trofaznog izmjenjivača Metoda šest koraka – 6-step

Najjednostavnija metoda formiranja trofaznog simetričnog napona je

metoda šest koraka

(eng. Six-Step Method).

Linijski naponi su kvazipravokutnog valnog oblika (2δ= 60°el.) i ne sadrže 3n harmonike.

Frekvencija izlaznog linijskog napona određena je taktom sklapanja poluvodičkih sklopki.


Osnovno upravljanje sklopkama trofaznog izmjenjiva a metoda est koraka 6 step2

Osnovno upravljanje sklopkama trofaznog izmjenjivača Metoda šest koraka – 6-step

Fazni napon

Da bi se dobio trofazni simetričan oblik napona na izlazu izmjenjivača,

potrebno je upravljati sklopkama izmjenjivača prema prikazanoj tablici.

U svakom trenutku uključene su tri poluvodičke sklopke. Pri prijelazu iz jednog u drugo stanje samo jedna sklopka sklapa.


Osnovno upravljanje sklopkama trofaznog izmjenjiva a metoda est koraka 6 step3

Osnovno upravljanje sklopkama trofaznog izmjenjivača Metoda šest koraka – 6-step

  • Karakteristike ove metode upravljanja su:

  • jednostavno upravljanje

  • mali gubici sklapanja

  • loš harmonijski sastav izlaznog napona, tj, velika distorzija valnog oblika struje

  • Bolji harmonijski sastav izlaznog napona, tj. sinusoidalniji valni oblik izlazne struje dobiva se i kod trofaznog izmjenjivača modulacijom širine impulsa.

  • Najčešće korištene metode modulacije širine impulsa koje se primjenjuju kod trofaznih izmjenjivača su:

  • CB sinusna modulacija širine impulsa (NSPWM ili SPWM)

  • CB nesinusna modulacija širine impulsa (modulacija pomoću signala nultog lijeda)

  • vektorska modulacija širine impulsa


Metode modulacije utemeljene na nosiocu cb sinusna modulacija irine impulsa spwm

Metode modulacije utemeljene na nosiocu (CB)Sinusna modulacija širine impulsa – SPWM


Metode modulacije utemeljene na nosiocu cb trofazni izmjenjiva sinusna modulacija irine impulsa

Metode modulacije utemeljene na nosiocu (CB)Trofazni izmjenjivač – sinusna modulacija širine impulsa


Metode modulacije utemeljene na nosiocu cb trofazni izmjenjiva sinusna modulacija irine impulsa1

Metode modulacije utemeljene na nosiocu (CB)Trofazni izmjenjivač – sinusna modulacija širine impulsa

Kod trofaznog izmjenjivača isti se signal nosilac trokutnog valnog oblika uspoređuje s trima referentnim signalima sinusnog valnog oblika s međusobnim faznim pomakom od 120 el.

Ovisno o omjeru signala nosioca i referentnog signala za pojedinu

fazu određuju se upravljački signal za tu fazu:

- kada je uref > utr gornji je tranzistor u grani uključen, a donji je isključen

- kada je uref < utr donji je tranzistor u grani uključen, a gornji je isključen


Metode modulacije utemeljene na nosiocu cb trofazni izmjenjiva sinusna modulacija irine impulsa2

Metode modulacije utemeljene na nosiocu (CB)Trofazni izmjenjivač – sinusna modulacija širine impulsa

Valni oblici faznih napona uAN, uBN i linijskog napona uAB.


Harmonijski spektar napona trofaznog izmjenjiva a sa sinusnom modulacijom irine impulsa

Harmonijski spektar napona trofaznog izmjenjivača sa sinusnom modulacijom širine impulsa


Odnos izme u izlaznog napona izmjenjiva a i napona istosmjernog me ukruga

Odnos između izlaznog napona izmjenjivača i napona istosmjernog međukruga

Trofazni izmjenjivač može se prikazati kao paralelni spoj triju polumosnih spojeva. U linearnom području rada vršna vrijednost osnovne harmoničke komponente faznog napona trofaznog izmjenjivača iznosi:

Slijedi da je efektivna vrijednost osnovne harmoničke komponente faznog napona:

Napon istosmjernog međukruga priključenog na diodni ispravljač u trofaznom mosnom spoju približno je jednak:

gdje je Urmsefektivna vrijednost ulaznoga faznog napona.


Odnos izme u izlaznog napona i napona istosmjernog me ukruga

Odnos između izlaznog napona i napona istosmjernog međukruga

Vrijednost faktora √6 iznosi 2,45 što je nešto više nego faktor 2,34 kod srednje vrijednosti ispravljača u trofaznom mosnom spoju.

To je djelovanje (L)C filtra koji praktički “izvlači” vršnu vrijednost napona, a ne srednju vrijednost.

Dakle, efektivna vrijednost osnovne harmoničke komponente faznog napona iznosi (uz pretpostavku da je ma = 1):


Odnos izme u izlaznog napona i napona istosmjernog me ukruga1

Odnos između izlaznog napona i napona istosmjernog međukruga

Veza između vršne vrijednosti linijskog i vršne vrijednosti faznog napona izmjenjivača i napona istosmjernog međukruga.

Amplituda osnovne harmoničke komponente linijskog napona izmjenjivača manja je od napona istosmjenog međukruga.

PWM izmjenjivač sa skalarnom sinusnom modulacijom širine impulsa može dati najviše 86,6 % napona mreže na koju je priključen. Primjerice, ako je napon mreže 3×380 V, a nazivni napon motora također 3×380 V, maksimalni je izlazni napon tog izmjenjivača za ∼13 % manji od nazivnog napona motora.

Kod jednofaznog izmjenjivača u mosnom spoju je vršna vrijednost osnovne harmoničke komponente izlaznog napona bila upravo jednaka naponu istosmjernog međukruga.


Premodulacija

Premodulacija

Veća vrijednost linijskog napona izmjenjivača može se dobiti premodulacijom (ma >1).

U području premodulacije, vršna vrijednost osnovne harmoničke komponente linijskog napona ne mijenja se linearno s ma i ovisi o frekvencijskom indeksu modulacije mf.

Za dovoljno veliku vrijednost ma modulacija širine impulsa daje pravokutni napon. U tom području rada maksimalna vršna vrijednost osnovne harmoničke komponente linijskog napona jednaka je 1,10 Ud (efektivna 0,78Udc).

U području premodulacije postoji više bočnih harmonika oko harmonika mf i višekratnika od mf. Međutim, dominantni harmonici su manje amplitude nego u slučaju ma 1.


Premodulacija1

Premodulacija

Osim premodulacijom, u slučaju da srednja točka trofaznog trošila nije spojena sa srednjom točkom istosmjernog sustava, vršna vrijednost linijskog napona može se povećati upotrebom drugih valnih oblika referentnog signala.

Efektivna vrijednost linijskog napona u ovisnosti o amplitudnom indeksu modulacije ma.


Dodatni pojmovi sinkrona i asinkrona sinusna modulacija irine impulsa

Dodatni pojmovi:Sinkrona i asinkrona sinusna modulacija širine impulsa

Sinkroni PWM

Za male vrijednosti frekvencijskog indeksa modulacije (mf ≤ 21) signal nosilac i referentni signal trebaju biti sinkronizirani, tj. mf treba biti cijeli broj. U protivnom javljaju se neželjeni supharmonici u izlaznom naponu. Zato se frekvencija signala nosioca treba mijenjati s promjenom željene izlazne frekvencije izmjenjivača.

Asinkroni PWM

Za velike vrijednosti frekvencijskog indeksa modulacije (mf > 21) amplitude supharmonika koji se javljaju u slučaju asinkronizma između signala nosioca i upravljačkog signala male su. Zato se frekvencija signala nosioca može držati konstantnom dok se mijenja frekvencija referentnog signala. Frekvencijski indeks modulacije mf nije cijeli broj. Međutim, ako pretvarač napaja izmjenični motor pri malim brzinama vrtnje, iako malih amplituda, supharmonici mogu izazvati velike struje pa se ne smije upotrebljavati asinkroni PWM.


Modulacijske metode kod autonomnih izmjenjiva a

Metode modulacije utemeljene na nosiocu (CB)Nesinusna modulacija širine impulsa – dodavanje signala nultog slijeda (ZSS)


Trofazni izmjenjiva nesinusna modulacija irine impulsa

Trofazni izmjenjivač – nesinusna modulacija širine impulsa


Metode modulacije utemeljene na nosiocu cb trofazni izmjenjiva nesinusna modulacija irine impulsa

Metode modulacije utemeljene na nosiocu (CB)Trofazni izmjenjivač – nesinusna modulacija širine impulsa

Ako neutralna točka trošila na AC strani izmjenjivača N nije spojena sa srednjom točkom na DC strani 0, fazne struje ovise samo o linijskim naponima.

Zbog toga, moguće je modulacijskim signalima dodati tzv. signal nultog slijeda (engl. Zero Sequence Signal) koji neće proizvesti distorziju faznih napona UaN, UbN, UcN i neće djelovati na struje trošila.

  • Međutim, dodavanje signala nultog slijeda ima za rezultat:

  • povećanje linearnog područja modulacije,

  • smanjenje srednje frekvencije sklapanja,

  • smanjenje strujnih harmonika.


Signali nultog slijeda

Signali nultog slijeda

Modulacijski signali ui**(t) (i = a, b, c) u slučaju modulacije pomoću signala nultog slijedi jednaki su:

gdje su:

u*i(t)fundametalni ili osnovni signali

ei(t)injektirani harmonici

Osnovni signali su (maje amplitudni indeks modulacije):


Signali nultog slijeda1

Signali nultog slijeda

Izlazni naponi prema srednjoj točci 0 istosmjernog izvora su jednaki:

Izlazni linijski naponi

Uab, Ubc i Uca su jednaki:


Signali nultog slijeda2

Signali nultog slijeda

U linearnom području modulacije, prethodne jednadžbe, uz uvjet:

pokazuju da je vršna vrijednost izlaznih linijskih napona jednaka ili manja od ulaznog istosmjernog napona Ud.

U linearnom području rada maksimalni mogući indeks modulacije ma,max je jednak 2/3 = 1,16. Također vrijedi:

gdje je:

u*min(t) = min (u*a(t), u*b(t), u*c(t))

u*max(t) = max (u*a(t), u*b(t), u*c(t))


Signali nultog slijeda3

Signali nultog slijeda

Injektirani harmonici ei(t) se ne javljaju u linijskim naponima. Zbog tog razloga se ei(t) nazivaju signalima nultog slijeda (engl. zero sequence signal).

Ovaj signal se može izračunati kao:

Za ei(t) = 0 radi se o sinusnoj modulaciji širine impulsa. U linearnom području, za mmax = 1, slijedi da je maksimalna vršna vrijednost izlaznog linijskog napona jednaka 3/2Ud. Kada je m > 1, dolazi do premodulacije.

Za ei(t)  0 radi se o nesinusnoj modulaciji širine impulsa. Različiti ei(t) vode na različite CB modulatore za trofazne izmjenjivače.


Kontinuirane i diskontinuirane modulacije

Kontinuirane i diskontinuirane modulacije

Prema sklopnim karakteristikama mogu se podijeliti u dvije grupe: kontinuirane i diskontinuirane modulacije (DPWM).

  • Za kontinuirane vrijedi:

    • -1-u*min(t) < ei(t) < 1-u*max(t) (m  2/3)

  • U svakom periodu signala nosioca, svaki od tri izlaza izmjenjivačkog mosta sklapa između pozitivnog ili negativnog iznosa ulaznog istosmjernog napona.

  • Za diskontinuirane modulacije, u linearnom modulacijskom području, za signal nultog slijedi vrijedi:

    ei(t) = -1-u*min(t) ili ei(t) = 1-u*max(t)


    Kontinuirane i diskontinuirane modulacije1

    Kontinuirane i diskontinuirane modulacije

    Očito, u svakom ciklusu signala nosioca jedan modulacijski signal će biti jednak  1 i korespodentni izlaz će biti pritegnut na pozitivni ili negativni iznos ulaznog istosmjernog napona, bez sklopne akcije.

    Segment u kojem par sklopki grane pretvarača ne sklapa trajanja je 60o i može biti pomaknut za kut  (od 0 do π/3). Različit pomak  daje različit tip modulacije.

    U usporedbi s kontinuiranim modulacijama, diskontinuirane modulacije smanjuju srednju frekvenciju sklapanja do 33 % i uzrokuju manje sklopne gubitke.

    Na sljedećoj slici prikazano je generiranje ZSS signala za DPWM metodu.


    Kontinuirane i diskontinuirane modulacije2

    Kontinuirane i diskontinuirane modulacije

    Generiranje ZSS za DPWM metodu


    Kontinuirane i diskontinuirane modulacije3

    Kontinuirane i diskontinuirane modulacije

    Sljedeća slika predstavlja različite valne oblike dodanih ZSS signala, korespodentne različitim PWM metodama.

    Najpoznatija kontinuirana modulacija je metoda sa sinusnim ZSS sa 1/4 amplitude, koja korespondira sa minimalnim harmonicima u izlaznoj struji.

    Metoda sa 1/6 amplitude korespondira sa maksimalnim linearnim područjem. Kada je ei(t) = m/6 sin(t) svi vrhovi od u*i(t) su “odrezani” sa ei(t).

    Trokutni oblik ZSS sa 1/4 amplitudom korespondira sa vektorskom modulacijom sa simetričnim razmještajem nultih vektora u vremenu uzorkovanja.


    Kontinuirane i diskontinuirane modulacije4

    Kontinuirane i diskontinuirane modulacije

    ZSS signal se dodaje između N i 0 točaka i vidljiv je kao UN0 napon i može se primijetiti u Ua0, Ub0, Uc0 naponima.


    Vektorska modulacija svpwm

    Vektorska modulacija - SVPWM


    Trofazni izmjenjiva vektorska modulacija irine impulsa vektorska modulacija

    Trofazni izmjenjivač – vektorska modulacija širine impulsa (vektorska modulacija)

    Metoda vektorske modulacije širine impulsa (engl. space vector modulation, SVM) koristi se idejom prostornog vektora za izračun faktora vođenja sklopki.


    Trofazni izmjenjiva vektorska modulacija irine impulsa vektorska modulacija1

    Trofazni izmjenjivač – vektorska modulacija širine impulsa (vektorska modulacija)

    Za razliku od CB modulacije, kod vektorske modulacije nema odvojenih modulatora za svaku fazu. Referentni vektor U* je uzorkovan s konstantnom frekvencijom 2fs = 1/Ts, a nakon toga se izračunavaju vremena vođenja sklopki izmjenjivača (t1, t2, t0, i t7 ).

    Implementacija u mikroprocesor je opisana s pomoću jednostavnih trigonometrijskih relacija za prvi sektor i njihovog preračunavanja za sljedeće sektore .

    Upotrebom vektorske modulacije, za razliku od CB modulacije širine impulsa, može se skokovito mijenjati amplituda i fazni kut izlaznog napona izmjenjivača.

    Uz jednostavnu digitalnu implementaciju PWM modulatora, značajna osobina vektorske modulacije je i široko linearno područje.


    Sklopna stanja i fazni naponi

    Sklopna stanja i fazni naponi

    Još jednom je prikazana struktura trofaznog izmjenjivača u mosnom spoju s utisnutim naponom.

    Sklopke izmjenjivača u trofaznom mosnom spoju sklapaju u protutaktu.

    Stanje u kojem je sklopka uklopljena označava se kao stanje '1', a stanje u kojem je sklopka isklopljena kao stanje '0'.

    Broj mogućih sklopnih stanja promatranih sklopki je 23 = 8.


    Sklopna stanja i fazni naponi1

    Sklopna stanja i fazni naponi

    Na slici su prikazani fazni naponi trošila za sklopno stanje (1 0 0) (sklopke S1, S3 i S5).

    Drugi i treći fazni namot su spojeni paralelno.

    Budući da su kod simetričnog trošila impedancije jednake

    (Z1 = Z2 = Z3 = Z), slijedi da je impedancija dviju paralelno spojenih impedancije Zpar=Z/2.

    Simetrično trofazno trošilo u spoju zvjezda.


    Sklopna stanja i fazni naponi2

    Sklopna stanja i fazni naponi

    Ukupna impedancija trošila stoga je:

    Slijedi da je napon faze L1 jednak (2/3)Udc dok je napon na preostale dvije paralelno spojene faze L2 i L3 jednak –(1/3)Udc.

    Analogno vrijedi i za preostala sklopna stanja.

    Posebna su stanja kada su sve tri sklopke uklopljene (0 0 0) ili isklopljene (1 1 1). Za vrijeme tih stanja sve tri faze simetričnog trofaznog trošila su na istom potencijalu, te je napon između pojedinih faza jednak nuli.


    Sklopna stanja i fazni naponi3

    Sklopna stanja i fazni naponi

    Fazni naponi trofaznog trošila u ovisnosti o sklopnim stanjima za simetrično trošilo i napon istosmjernog međukruga Udc


    Referentni naponski vektor

    Referentni naponski vektor

    Vektorska modulacija temelji se na prikazu faznih napona UAN, UBN i UCN

    pomoću referentnog naponskog vektora u kompleksnoj ravnini (dvofaznom -sustavu ).

    Referentni naponski vektor može se izračunati i prikazati pomoću grafičke konstrukcije.

    Amplituda i kut referentnog vektora napona ovise o sklopnom stanju pretvarača.

    Za sklopno stanje (0 0 0) i (1 1 1) naponski vektor je nulvektor.


    Referentni naponski vektor1

    Referentni naponski vektor

    Referentni naponski vektor za sklopna stanja iz prethodne tablice (izuzev sklopnih stanja koja daju nulvektor) može se prikazati pomoću modula i faznog kuta :

    za n = 1,... 6

    Ili pomoću Clarkove transformacija (pretvorba iz trofaznog a-b-c sustava u dvofazni  - sustav:

    Iznosi  i  komponente napona za svih osam sklopnih stanja dani su u sljedećoj tablici.


    Referentni naponski vektor2

    Referentni naponski vektor

    Šest osnovnih (aktivnih) vektora dijele  - koordinatni sustav na šest sektora.


    Osnovni naponski vektori i nulvektori

    Osnovni naponski vektori i nulvektori

    Na slici je prikazan je položaj naponskog vektora u kompleksnoj ravnini za sva moguća sklopna stanja.

    Šest osnovnih naponskih vektora dijele kompleksnu ravninu na šest dijelova.

    Nulvektori (pasivni) su u ishodištu šesterokuta. Duljina stranice šestorokuta je 2Udc/3

    Nužan uvjet da projekcije naponskog vektora na osi faza daju trenutačne vrijednosti napona tih faza reducira amplitudu naponskog vektora na iznos 2/3 Udc.


    Osnovni naponski vektori i nulvektori1

    Osnovni naponski vektori i nulvektori

    Kombinacijama mogućih sklopnih stanja dobivaju se samo osnovni i naponski vektori i nulvektori.

    Za primjereno napajanje, primjerice statora asinkronog motora potreban je naponski vektor određene amplitude, koji rotira željenom brzinom oko ishodišta kompleksne ravnine.

    Pitanje: Kako ostvariti naponski vektor određene amplitude koji rotira oko ishodišta kompleksne ravnine zadanom brzinom?

    Odgovor: Modulacijom naponskog vektora.


    Modulacija naponskog vektora

    Modulacija naponskog vektora

    Vektorskom modulacijom aproksimira se referentni naponski vektor Uref odgovarajućom kombinacijom dva susjedna aktivna vektora i nul-vektorima.

    Na slici je prikazano je ostvarenje naponskog vektora uu prvom sekstantu.

    Za njegovo ostvarenje dovoljno je koristiti samo dva osnovna vektora napona u1 i u2, tj. sklopna stanja (1 0 0) i (1 1 0). Bitnu ulogu imaju i nulvektori u0 = u7 = 0 (sklopna stanja (0 0 0) i (1 1 1)).

    Željeni naponski vektor u prvom sekstantu dobiva se zbrajanjem dvaju vektora k1u1 i k2u2, dakle uz množenje osnovnih naponskih vektora u1 i u2 faktorima k1 i k2:


    Modulacija naponskog vektora1

    Modulacija naponskog vektora

    gdje su:

    Približno jednak učinak množenju vektora s nekim faktorom manjim od jedan postiže se modulacijom.

    Unutar nekoliko uzastopnih vremenskih intervala trajanja Ts redoslijed uklapanja dvaju susjednih osnovnih vektora u1 i u2 je kao na slici.

    Unutar intervala Ts, u podintervalu T1 postoji vektor u1, a u podintervalu T2 postoji vektor u2.


    Modulacija naponskog vektora2

    Modulacija naponskog vektora

    Za svaki interval Ts, srednje vrijednosti modula osnovnih naponskih vektora u1 i u2 su:

    Dakle, vrijedi:

    Slijedi da je naponski vektor jednak:


    Modulacija naponskog vektora3

    Modulacija naponskog vektora

    T1 i T2 predstavljaju vrijeme trajanja aktivnog vektora u1 i u2, pri čemu mora biti zadovoljen uvjet T1 + T2 Ts.

    Upotrebom Clarkove transformacije naponski vektor u se rastavlja na realni i imaginarni dio:

    Izjednačavanjem realnih i imaginarnih dijelova s desne i lijeve strane jednadžbe slijedi za U i Uβ:


    Modulacija naponskog vektora4

    Modulacija naponskog vektora

    Dakle, ako je zadan referentni naponski vektor u I. sekstantu, tj. ako su poznate njegove komponente Uα i Uβ onda se upotrebom prethodne formule računaju vremena trajanja osnovnih vektora u1 i u2 potrebna za aproksimaciju željenog naponskog vektora :

    Nakon što se izračunaju intervali vremena T1 i T2, ostatak vremena uzorkovanja Ts je namijenjen nulvektorima u0 i u7:


    Modulacija naponskog vektora5

    Modulacija naponskog vektora

    Nakon što se izračunaju vremena T1, T2, T0 i T7 za prvi sekstant, upotrebom u mikroprocesor ograđenoga odgovarajućeg algoritma ,određuju se vremena trajanja osnovnih naponskih vektora i za ostale sekstante.

    U sljedećoj tablici dane su vrijednosti vremena T1 i T2 za svih šest sekstanata.

    Vrijeme T1 je trajanje osnovnih naponskih vektora kod kojih je uključena samo jedna sklopka (u1, u3 i u5), a vrijeme T2 trajanje osnovnih naponskih vektora kod kojih su uključene dvije sklopke (u2, u4 i u6).

    Izrazi za T1 i T2 vrijede za sve vrste vektorske modulacije, dok smještaj nulvektora u0 i u7 ovisi o vrsti vektorske modulacije.


    Modulacija naponskog vektora6

    Modulacija naponskog vektora


    Vrste vektorskih modulacija

    Vrste vektorskih modulacija

    Jedan je od kriterija izbora položaja nulvektora unutar perioda uzorkovanja je da prijelaz na njega s osnovnoga naponskog vektora prouzročuje što manje sklapanja sklopki, tj. što manje sklopne gubitke.

    Jedna od metoda modulacije je sa simetričnim smještajem nulvektora (SVPWM), kod koje nulvektori u0 i u7 jednako traju:

    Na sljedećoj slici prikazani su upravljački signali sklopki S1, S3 i S5 unutar periode Ts za treći sekstant. Vektori pretvarača se u ovom slučaju uklapaju sljedećim redom u0u1u3u7 u7u3u1u0, odgovarajućim sklopnim stanjima (0 0 0)(1 0 0)(1 1 0)(1 1 1)(1 1 1)(1 1 0)(1 0 0)(0 0 0).


    Vrste vektorskih modulacija1

    Vrste vektorskih modulacija

    Na slici su prikazani upravljački signali sklopki S1, S2 i S3 za simetričnu vektorsku modulaciju unutar perioda Ts za sektor III.

    Redoslijed uklapanja osnovnih naponskih vektora u1 i u2 sa simetričnim smještajem nulvektora


    Odnos izme u cb i vektorske modulacije

    Odnos između CB i vektorske modulacije

    Usporedba nesinusne CB modulacije i vektorske modulacije.


    Odnos izme u cb i vektorske modulacije1

    Odnos između CB i vektorske modulacije

    Gornji dio prikazuje način generiranja impulsa kroz usporedbu referentnih signala ua**, ub**, uc** s trokutastim signalom nosiocem.

    Donji dio slike prikazuje generiranje impulsa geita kod vektorske modulacije (dobiven izračunavanjem vremena trajanja aktivnih vektora u1, u2 i nula vektora u0, u7).

    Vidljivo je da obje metode generiraju identične impulse geita. Također se može zaključiti da stupanj slobode zastupljen u odabiru ZSS valnog oblika kod CB modulacije odgovara različitim razmještajima nultih vektora u0 (000) i u7 (111) u vrijeme uzorkovanja Ts = 1/2fs kod vektorske modulacije.

    Razlika je samo u tretmanu trofaznih veličina; CB modulacija djeluje na osnovu triju prirodnih komponenata, dok vektorska modulacija koristi umjetnu (matematički transformiranu) vektorsku prezentaciju.


    Premodulacija naponskog vektora

    Premodulacija naponskog vektora

    Maksimalna amplituda naponskog vektora koji se može prikazati odgovarajućim slijedom dva susjedna osnovna naponska vektora i dva nulvektora mijenja se s položajem naponskog vektora.

    Kada se naponski vektor nalazi točno između dva osnovna naponska vektora njegova maksimalna amplituda je najmanja.

    Za dobivanje naponskog vektora u tom položaju oba osnovna naponska vektora moraju jednako trajati. Trajanje osnovnih naponskih vektora mora biti manje ili jednako polovici periode Ts.

    Da bi se naponski vektor mogao aproksimirati u bilo kojem položaju s dva susjedna osnovna naponska vektora njegov modul ne smije biti veći od:


    Premodulacija naponskog vektora1

    Premodulacija naponskog vektora

    Za dobivanje naponskog vektora s većim modulom primijenjuje se odgovarajući algoritam nelinearne premodulacije.

    Koriste se algoritmi kod kojih se ne koriste nulvektori.

    Graničnoj amplitudi naponskog vektora od Udc/3 u linearnom načinu rada odgovara indeks modulacije m = 0,096.

    U nelinearnom načinu rada indeks modulacije može biti m = 1.


  • Login