Comanda vectorială a maşinii asincrone

4. Aspecte ale implementării controlului vectorial

4.4 Strategia PWM vectorială (SVPWM) - Modularea impulsurilor în lăţime de tip vectorial

PWM vectorial (SVPWM - Space Vector Pulse Width Modulation) = o tehnică nouă de modulaţie optimală care permite minimizarea armonicilor curentului şi cuplului.

Elimină unele din inconvenientele menţionate.

Principiul: aproximarea tensiunii medii de referinţă V_s(kT_e) pe timpul unei perioade de eşantionare T_e prin vectorii de tensiune adiacenţi (V_i, V_i+1), V₀ (notat şi V_L ) şi V₇ (notat si V_H).

Vectorii pentru cele opt poziţii fixe se exprimă prin:

;

(16)

V_s = V_H = 0 (toate întrerupătoarele de sus sunt conductoare);

V_s = V_L = 0 (toate întrerupătoarele de sus sunt blocate).

• Vectorii de comutaţie V₁ .V₆ dau stările întrerupatoarelor, aşa încât codurile binare asociate sunt adiacente.
• V₁ .V₆ reprezintă poziţiile de trecere pentru vectorul spaţial asociat sistemului trifazat al tensiunilor de fază.
• Vectorul nul (pentru V_H şi V_L ) corespunde punctului O (originea) al planului complex.

Secvenţele optimale din punct de vedere energetic ale întrerupatoarelor invertorului sunt cele care conduc la un minim de comutări (o singură tranzitie la trecerea dintr-o stare în alta).

Fiecărui sector îi corespund următoarele combinaţiile de comutaţii:

1 : V_L - V₁ - V₂ - V_H - V₂ - V₁ - V_L

2 : V_L - V₃ - V₂ - V_H - V₂ - V₃ - V_L

3 : V_L - V₃ - V₄ - V_H - V₄ - V₃ - V_L

4 : V_L - V₅ - V₄ - V_H - V₄ - V₅ - V_L

5 : V_L - V₅ - V₆ - V_H - V₆ - V₅ - V_L

6 : V_L - V₁ - V₄ - V_H - V₄ - V₁ - V_L

Fig. 10 Calculul tensiunii de referinţă medii

T_i : timpul în care V_S = V_i

T_i+1  : timpul în care V_S = V_i+1

T_L  : timpul în care V_S = V_L

T_H   : timpul în care V_S = V_H

(17)

 

(18)

Deoarece V_L = V_H = 0,

(19)

Comanda prin orientarea fluxului, cu cele două cai de reglare, a fluxului şi a vitezei, generează la fiecare perioadă de eşationare k două tensiuni: V_sd (k) şi V_sq (k).

Algoritmul SVPWM constăîn  - Fig. 11:

• localizarea sectorului care conţine vectorul referinţăa V_s (k);
• calcularea elementelor caracteristice ale vectorului tensiune:
  • amplitudine ;
  • defazaj q_i (k) faţă de vectorul de tensiune adiacent V_i.

Fig. 11 Elementele vectorului de referinţă pentru SVPWM

(20)

Se calculează impulsul de comandă după relaţiile:

; ; T0 = T pentru V = 0

(21)

Undele SVPWM sunt simetrice faţă de mijlocul fiecărei perioade PWM - Fig. 12.

Fig. 12 Impulsurile modulate în lăţime pentru comanda vectorială

Exemplu : impulsurile PWM vectorial pentru sectorul 5 - Fig. 13

Fig. 13 Compararea metodelor de modulaţie

Secvenţa de comutaţie:

VL	V5	V6	VH	V6	V5	VL
000	001	101	111	101	001	000

Modularea vectorială, contrar modulării sinusoidale, permite distribuirea într-un mod cât mai uniform posibil a zonelor de regim liber (T_L et T_H ) în tensiunile fază - nul.

Egalitatea T_L = T_H implică injectarea armonicii de ordin 3, a cărei amplitudine este 25% din tensiunea sinusoidală de referinţă. Adăugarea acestei armonici la referinţele sinusoidale reduce sensibil distorsiunea armonică a tensiunii de ieşire a invertorului.

Pentru SVPWM, amplitudinea vectorului de referinţăa în regim staţionar este 2/3E, dar, în general, locul său este situat în interiorul cercului de rază .

Tensiunea maximă de ieşire pentru SVPWM este (OM / ON), superioară celei pentru PWM sinusoidal. Deci sursa de c.c este mai bine utilizată.