三次谐波注入原理

COMMON
Half-h bridge (one of three)
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三相逆变器
VBus
PWM1 PWM3
PWM5
PWM2
PWM4
PWM6
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Three-phase PWM waveforms and harmonic spectrum.
H
H2
B
A n1
通过改变电机转速 通过改变电机转速 可以得到同样的风压 可以得到同样的风压
H1
H3
0
C
n2
Q2 Q1
Q
风量
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风机变频调速节能基本原理
H
H2 H1 风
B A n1
通过改变电机转速 通过改变电机转速 使得电机功率明显降低 使得电机功率明显降低
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正弦脉宽调制技术SPWM
对称规则采样法
U c sin ωt Ur
a
a
Tt
tp
t off
t1
t on t on
t off
Ts / 2
Ts / 2
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压
H3 0
C
n2 Q2 风量 Q1
Q
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除尘风机变频改造方案
JC
变频器
闭环控 闭环控 制方案 制方案
烟尘 除尘风机 发 光 管 光 敏 元 件
IM
PID调节器
给定信号 电 炉
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正弦脉宽调制技术SPWM
仅可以作为通用VVVF控制方式 不适合于高性能控制方法 电压利用率低 0.866Vdc
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3次谐波注入
2 i ⎞ ⎛ sin ⎜ 2π ⎟ 3 ⎝ 256 ⎠ 3 ⎛ i ⎞ sin ⎜ 6π ⎟ 9 256 ⎠ ⎝ i = 0 … 255
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正弦脉宽调制技术SPWM
分类
谐波消去法 等面积法 采样法
采样法
自然采样法 规则采样法 对称规则采样法 不对称规则采样法
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正弦脉宽调制技术SPWM
内
容
异步电机VVVF控制原理 通用变频器应用 异步电机VVVF控制的DSP实现方 法
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VDC
VDC DEADTIME DEADTIME Top
Gate Drive
Com.
AC Motor
Bottom
Gate Drive
V-
V+
PWM to top transistor
i+
iPWM to bottom transistor
Actual load voltage (for i+)
V-
During dead-time, load inductance defines voltage to keep inductive current flowing through diodes. Actual load voltage (for i-)
100% PWM limit
Look-up Table
0% PWM limit
V1 sin (ω o t ) + V3 sin (3 ω o t ) A
4π⎞ ⎛ ⎟ + V3 sin (3ω o t + 4 π ) C V1 sin ⎜ ω o t + ⎝ 3 ⎠ 2005,11,11 Beijing
Te
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几种电压－频率协调控制方式的特性比较
s
0 恒 Er /ω1 控制
c a b
恒 Eg /ω1 控制
恒 Us /ω1 控制 1 0
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Te
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基频以上变频调速的机械特性
n
n0c
t off
t1
t on t on
t off
Ts / 2
Ts / 2
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正弦脉宽调制技术SPWM
采样点只与载波比N有关 采样点与调制比M无关 适合于计算机控制
Tt t p = (1 + M sin ωt1 ) 2 Ts = (1 + M sin ωt1 ) 2
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自然采样法
U c sin ωt Ur
a
b
Tt
tp
t off
t1
t2
t on
t on
Ts
'
t ' off
Ts toff = − a 2 Ts ton = + a 2 Ts ' t on = + b 2 Ts ' t off = − b 2
Ts
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12 volts peak-to-peak
1/2 horse 3 phase motor PWM Frequency = 7.3 KHz Dead Time = 3 uS Output ω = 1.7 Hz.
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异步电机输出转矩与转速关系 输出转矩 起动转矩
电机转速与同步速的百分比
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异步电机的四象限运行
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变压变频调速的基本原理
三相异步电机定子每相 电动势有效值为：
E g = 4.44 f1 N1k N 1Φ m
为了使磁通保持恒定需要：
Eg f1
= 常值
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恒压频比的控制特性
U1 U1N
带定子电 压补偿
无补偿
f1 f1 N
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Te
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恒 Eg /ω1 控制时变频调速的机械特性
n
n0 N n 01
ω1 N ω 11 ω 12
ω 1 N > ω 11 > ω 12 > ω 13
n02 n03
O
ω 13
Temax
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内
容
异步电机VVVF控制原理 通用变频器应用 异步电机VVVF控制的DSP实现方 法
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异步电机
定子绕组 鼠笼转子
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异步电机中的旋转磁场
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风机变频调速节能基本原理
H
H2
B
A
恒风速下 恒风速下 风压－风量 风压－风量 曲线 曲线
H1
风门开度 风门开度 减小 减小
风门开度最大 风门开度最大 管阻特性曲线 管阻特性曲线
0
风量大小 风量大小 需要改变时 需要改变时
Q2
Q1
Q
风量
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n s n0 0 sm Temax Te
0
1
Temax
Te
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n
n0 N n 01
ω1 N
ω 1 N > ω 11 > ω 12 > ω 13
ω 11
n02 n03
ω 12
ω 13
补偿定子压 降后的特性
O 恒压频比控制时变频调速的机械特性
Ua Ub Uc
V
ω
Baidu Nhomakorabea
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三次谐波 电压为零
T1 T3 T5
A B
T2
C T6
T4
R
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感性负载引起的死区电 压畸变
V+
Desired load voltage
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正弦脉宽调制技术SPWM
正弦PWM，简称为SPWM，这种PWM的脉冲宽度按正弦规律 变化，因此可以有效地抑制低次谐波，使电机工作在近 似正弦的交变电压下，转矩脉动小，大大扩展了交流电 机的调速范围 数字化PWM方法发展迅速，典型的有自然采样和规则采样 PWM两种方法
sine look-up table pointer calculation
DSP56F80x
M ωm
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三次谐波注入的机理
2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 0 2 4 6 8 10 12 14
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Manifestation of Distortion on Motor Voltage and Current Waveforms
Voltage with Correction Disabled
Current zero crossing
正弦脉宽调制技术SPWM
对称规则采样法
U c sin ωt Ur
a
a
Ts toff = − a 4 Ts ton = + a 4 Ts toff = (1 − M sin ωt1 ) 4 Ts ton = (1 + M sin ωt1 ) 4
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Tt
tp
B
2π⎞ ⎛ ⎟ + V3 sin (3ω o t + 2 π ) V1 sin ⎜ ω o t + ⎝ 3 ⎠
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3-ph sine wave generation with 3rd harmonic
pwma,b,c
MC MC PWM PWM
Udc
Omega, Amplitude
通用变频器及异步 电机控制
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内
容
异步电机VVVF控制原理 通用变频器应用 异步电机VVVF控制的DSP实现方 法
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n0b n0a n0N
ω1c ω1b ω1a ω1N
ω1N < ω1a < ω1b <
恒功率调速
O
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Te
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内
容
异步电机VVVF控制原理 通用变频器应用 异步电机VVVF控制的DSP实现方 法
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风机变频调速节能基本原理
H
H2 B A
H1 1 风 压
风量改变后 风量改变后 电机功率 电机功率
0 0
Q2 风量 风量
Q1 Q1
Q Q
此时电机 此时电机 功率 功率
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风机变频调速节能基本原理
Eg f1
= 常值
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U1 = 常值 f1
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基频以上的弱磁控制
恒转矩控制
U1 U1N Φm
弱磁控制 （恒功率控制）
Φm f1 f1N
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恒压恒频时的异步电机机械特性
正弦脉宽调制技术SPWM
Ts toff = − a 2 Ts ton = + a 2 Ts ' t on = + b 2 Ts ' t off = − b 2 Ts toff = (1 − M sin ωt1 ) 2 Ts ton = (1 + M sin ωt1 ) 2 Ts ' t on = (1 + M sin ωt 2 ) 2 Ts ' t off = (1 − M sin ωt 2 ) 2
调制比 M = U c / U r
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正弦脉宽调制技术SPWM
U c sin ωt Ur
a
b
Tt
tp
t off
t1
t2
t on
t ' on
Ts
t ' off
Ts
' t p = ton + ton
Tt M = [1 + (sin ωt1 + sin ωt 2 )] 2 2