Н.В. Клиначев

Программный код 60-ти градусного пространственно-векторного контроллера коммутаций стоек силового трехфазного моста для питания электродвигателя. Часть 1

Рабочие файлы: [SVM-60 ч1] [SVM-60 ч2] [SVM-120 ч3] [SVM-120 ч4] [C-SVM ч5]

Одна из задач, решаемая инженером при проектировании электропривода – выбор алгоритма коммутации стоек силового моста. Силовые транзисторы не могут переключаться мгновенно, и, в типовом случае, чуть меньше микросекунды, находятся в активном состоянии, характеризующимся большим током и высоким напряжением. В результате динамические потери (в моменты переключения) могут быть очень велики. 6 транзисторов, 600 А, 1000 В, 1 мкс, 20 кГц: 6 * 600 * 1000 * 1 / 50 = 72 кВт :-). Поэтому наиболее важный критерий – количество требуемых переключений для осуществления модуляции и амплитуда коммутируемого напряжения. Данный документ содержит фрагмент программного кода (листинг 1) и интерактивную модель контроллера коммутаций стоек силового трехфазного моста для питания электродвигателя (чертёж 1). Лучший способ разобраться с коммутаций – написать программу самостоятельно. Меняйте программный код, запускайте процесс расчета модели. Контролируйте результат с помощью виртуальных осциллографов. Правильный результат можно подсмотреть во второй части данного документа (см. гиперссылку выше по тексту).

Известно, что если потенциалы всех узлов электрической цепи изменить на одинаковую величину, то токи и падения напряжения останутся неизменными. На этом факте основана идея сокращения количества требуемых коммутаций стоек силового моста.

Пространственно-векторная коммутация, способ 1. Период трехфазной последовательности разбивается на шесть интервалов, по моментам времени, где напряжения меняют знак. На каждом интервале, потенциал фазы, чей знак не совпадает с другими, уравнивается c крайним значением, соответствующим заполнению периода ШИМ-а на 0 или на 100 процентов. Разность упомянутых потенциалов используется для коррекции напряжений оставшихся фаз. В результате, на каждом интервале, одна из трех стоек моста переключаться не будет. На треть снизятся динамические потери в транзисторах.

Чертёж 1

Листинг 1. Программный код dll-блока (javascript)

Запустите процесс расчета модели. Убедитесь в том, что на одной шестой периода, трехфазная синусоидальная последовательность (на выходе контроллера коммутаций), преобразована, в соответствии со способом, описанным в предыдущем параграфе.

Измените текст программы так, чтобы аналогичному преобразованию подверглись ещё пять частей периода последовательности. Контролируйте результат, отслеживая форму напряжения на выходе преобразователя линейных напряжений в фазные. Последние должны быть синусоидальными – это напряжения на секциях обмотки статора электродвигателя.

Уменьшите амплитуду трехфазной последовательности на выходе задатчика (до 1/3). Убедитесь в том, что потенциал нейтральной точки нагрузки, шесть раз за период, с большой скоростью меняет свое значение. Рассчитайте предельную величину паразитной ёмкости между обмоткой статора и корпусом машины, опираясь на приводимые в справочных данных время переключения транзистора и область безопасной работы.

Воспользуйтесь гиперссылкой, перейдите ко второй части документа "Контроллер коммутаций 2".

28.06.2014