時間:2018-10-29 09:58:13來源:網絡作者
在FOC算法中,針對DQ兩軸的PI算法計算出來得到DQ軸電壓,經過反PARK變換后可得到α軸和β軸電壓,但這些個電壓都只是一個計算機里面的數值而已,如何轉化成實實在在的加載到電機相線上的端電壓,那么就需要用到由電力電子開關器件(MOSFET或IGBT)所組成的驅動橋來實現。
假設控制程序希望電機相線上有一個3V的電壓,而電池的供電只有一個穩定的12V,怎樣得到這個3V呢?這就是SPWM或SVPWM要干的事情。
PWM的理論依據:沖量等效原理
沖量相等而形狀不同的窄脈沖施加在一個慣性環節上,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,回路中的電流響應的傅里葉級數展開的低頻部分基本相同,高頻部分略有區別。
該原理成立的兩個條件——窄脈沖和慣性環節缺一不可。“窄”這個概念是相對RL回路的時間常數而言的,如果慣性環節的時間常數是毫秒級,那么這個脈沖起碼就要窄到數十個微秒這個數量級;如果慣性環節的時間常數是上百個毫秒,那么這個脈沖窄到幾個毫秒也能接受。另外一個是必須有慣性環節存在,這個比較容易理解,如果被控對象是一個純電阻,無論四種脈沖多么窄,輸出電流響應不會基本相同。
這個理論是數學家們搞理論分析搞出來的,但是對當前基于半導體的計算機離散控制系統而言(量子計算及和生物計算機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的開關信號,因此基于目前人類的技術水平,圖a)里面的方波的方式就是最理想的選擇了。
SPWM:正弦脈寬調制
正弦脈寬調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的三相正弦電壓Va,Vb,Vc,用一個三角波做調制從而得到每一相上的斬波信號。相電壓和線電壓的都是正弦波。
以電源電壓12V為例,在這種調制方式下的相電壓峰峰值最多能達到12V,因此線電壓的峰峰值最多能達到,母線電壓利用率為
在任意時刻,Va+Vb+Vc=1.5*母線電壓。(幅值相等三個互差120度的正弦之和A*sinωt+A*sin(ωt+120°)+A*sin(ωt+240°)=1.5*A)
SVPWM:空間矢量調制
SVPWM則以三相的合成矢量為出發點,其基本思想為:在數學意義上的abc軸也好,αβ軸也好,其產生的電壓都應該等于dq軸合成的那個電壓。那么只要讓驅動橋最終所產生的電壓矢量跟dq軸的合成電壓矢量是一樣的那就達到了這個目的。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,因為網上一搜一堆一堆的。
仍然以電源電壓12V為例,在SVPWM調制下,相電壓變成了一個0~12V鞍形波,但是電機的線電壓仍然保持為正弦波80%1步。
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