400 Hz d'alimentation de fréquence en tant que radar militaire, une de l'alimentation électrique de référence et des équipements d'avionique véhicules blindés , le niveau de qualité de puissance liées à l'armement primaire de performance de la charge, le moteur est le système d'alimentation électrique à fréquence moyenne charge, la plupart des conditions de fonctionnement sous charge dans un état de déséquilibre, alors que l'alimentation traditionnelle de fréquence avec une capacité de charge déséquilibrée est faible, une mauvaise stabilité et la fiabilité, le variateur de fréquence d'étude a une signification très importante.
Onduleur triphasé topologie à-dire augmenter à quatre jambes du pont complet triphasé onduleur sur la base d'un quatrième bras de pont, est relié au point médian de la charge triphasé et le point neutre du quatrième bras par un quatrième pont le neutre bras commandé en tension de point, l'inverseur à quatre jambes en trois phases peut générer indépendamment tension triphasé, le convertisseur ayant la capacité à stabiliser une sortie de tension triphasé symétrique. Un tel procédé de commande pour une topologie d'onduleur flexible, une efficacité élevée de la tension à courant continu et le condensateur à courant continu connectés en parallèle, sans un grand avantage pour éviter la connexion point médian former un transformateur, ce qui réduit considérablement le volume et le poids de l'onduleur, la réduction, des véhicules blindés de divers types de systèmes d'armes la plate-forme et le volume fini occupé par l'air, si largement l'attention et de la recherche.
Phase pont à quatre bras inverseur topologie avec une largeur d'impulsion stratégie de modulation modulation principale , l'hystérésis commande de courant , espace vectoriel modulation de largeur d'impulsion (espace vectoriel Pulse-Width Modulation, SVPWM) et d'autres stratégies. SVPWM sont faciles où pour obtenir les avantages de la commande numérique et haute tension à courant continu utilisation de bus, tant la modulation est appliquée à l'onduleur. Le procédé de SVPWM traditionnel à base de système de coordonnées , la tension à trois phases et le besoin de courant pour transformer de façon répétée le processus de calcul de coordonnées est complexe, et la tension de référence doit être déterminé en fonction de la charge, lorsque la charge est inconnue ou mutant, la tension de référence la piste ne peut être déterminée, ce qui contrôle en temps réel difficile. Document est proposée sur la base de l'impulsion en trois dimensions vecteur spatial largeur coordonnées modulation abc NATUREL, le calcul est simple, et peut être étendue à l'onduleur multi-phase de quatre niveaux bras de pont destiné à être utilisé, mais le calcul de la tension de référence la méthode n'a pas été donné.
Sur la base des coordonnées naturelles technique SVPWM, phase de recherche pont à quatre bras stratégie de modulation de l'onduleur, le modèle d'analyse de courant moyen en établissant une topologie en pont à quatre bras, la tension de référence est déterminée, et en conformité avec le principe « volt-seconde balance » de calcul de la tension de référence cycle de service. Etant donné que la tension de référence est calculée en temps réel, de sorte que la sortie de l'onduleur en fonction du courant de charge est stable dans des conditions de symétrie tension de charge non équilibrée à trois phases, et la distorsion harmonique totale est faible et contrôlée par simulation et expérimentation.
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coordonnées naturelles SVPWM Basé sur l'analyse théorique
1.1 Synthèse et vecteur spatial sélectif et le vecteur de tension
La figure 1 est un quatre-jambe onduleur triphasé topologie du circuit principal.
Topologie de quatre jambe principale, chaque paire correspondant à deux états de commutation du bras, comprenant un total de 24 = 16 sortes de combinaisons d'état de commutation, les états de commutation du bras de commutation du vecteur Si représente:
La formule i = a, b, c, n, respectivement, l'onduleur A, B, C et N phases. Et deux dispositifs de commutation est à noter que la branche verticale du même ne peut pas être en même temps sous tension, il y aurait un pont bras qui pourrait endommager le dispositif de commutation. L'état de commutation du vecteur de tension peuvent être obtenues:
, La relation de correspondance de formule (1) est obtenu, comme indiqué dans le Tableau 1 une combinaison de 16 types d'état de commutation vecteur de tension spatial de l'onduleur.
Tableau 16 types d'états de commutation correspondant à une vecteurs de tension spatiaux pour dépeindre les coordonnées abc naturelles, l'espace vectoriel de tension 2 peut être obtenu comme représenté sur la figure.
La figure 2 peut être considérée comme un dodécaèdre fermée, plane disponible Va = 0, Vb = 0, Vc = 0 et le plan Va-Vb = 0, Va-Vc = 0, Vb-Vc = 0 est divisé en dodécaèdre vingt-quatre tétraèdres espace, chaque tétraèdre formé par deux vecteurs de tension nulle (V1, V16) et de trois vecteurs de tension non nulle. Tant que le vecteur de tension de référence qui est déterminée tétraèdre Vref tombe, à un vecteur de tension spatiale correspondante synthétisée.
Pour la détermination du vecteur de tension de référence tombe dans un tétraèdre, et le vecteur Va = 0, Vb = 0, Vc = 0 et Va-Vb = 0, Va-Vc = 0, Vb-Vc = 0 six faces la comparaison du vecteur composite de tension de référence est déterminée en déterminant un résultat de comparaison du tétraèdre. En utilisant un procédé de comptage binaire, les six résultats de comparaison pondérés pour le marquage tétraèdre, prévue définis comme suit:
Dans lequel Vfa, Vfb, Vfc Vref est un vecteur de tension de référence normalisée par rapport à la quantité dans les coordonnées abc naturelles, la fonction de pointeur de l'expression:
Par la formule (2) RP valeurs calculées dans 2 Tableau, ce qui correspond vingt-quatre tétraèdre, le vecteur de tension de référence de détermination de valeur de RP mensonges tétraèdre, les non nuls des vecteurs et vecteur nul tétraédrique vecteur de tension de référence synthétisé sélectionnés.
Calcul de vecteur de tension cycle de service 1.2
Le vecteur de tension de référence et un vecteur synthétisé à partir de zéro vecteur zéro, le vecteur de tension commute la durée d'action peut être déterminée en conformité avec le principe de « l'équilibre de volt-secondes »:
Dans la formule ci-dessus Vd1, Vd2, Vd3 de d1, d2, d3 correspondant au commutateur de vecteur non nul, et les indices a, b, c représentent respectivement la valeur de la saillie de commutation vecteur abc axes. Détermine la valeur de RP, la synthèse peut être obtenu selon le rapport cyclique du vecteur d'espace et de la tension de référence, les résultats spécifiques dans le tableau 2.
Comme cela est évident à partir de 2 Table, pour déterminer le tétraèdre spatial, et le rapport cyclique de la stratégie de tension de commutation de vecteur est obtenue par rapport à plus simple, facile à réaliser et technique de commande numérique du rapport cyclique système de coordonnées en calculant la valeur de RP.
1.3 Calcul du vecteur de tension de référence
Mise en place du modèle coordonnées courant moyen de phase abc inverseur à quatre jambes , équivalent à la source de tension commandée de tension de sortie 3 tel que représenté sur la Fig.
IA, IB, IC est équivalent à une source de courant du courant de charge à trois phases, selon la méthode des composantes symétriques peuvent être décomposés en séquence positive Ip, inverse et homopolaire composants I0 In, les indices p, n, 0 représentent séquence positive , négative et homopolaire.
Et la tension triphasé, la sortie du miroir de courant, la machine virtuelle représente une tension nominale de sortie, l'expression de tension triphasé est:
la tension de phase la figure est la même que l'équivalent de l'analyse des composants d'un A-phase. 4 est la séquence positif de phase A, la séquence négative et zéro composants séquence équivalente à la Fig.
Un circuit pour l'analyse théorique de la séquence positive la tension de référence Vref vecteur, la séquence négative et zéro les composantes de séquence peut être exprimée comme suit:
Analyse, aussi longtemps que le courant de charge à trois phases de détection de tension de référence peut être obtenue lorsque la variation de charge DSP peut être calculée en fonction de la variation du courant de charge de chaque tension de référence de phase, contrôlant ainsi la tension de phase de sortie symétrique.
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Analyse simulation
Afin de vérifier la faisabilité et l'efficacité de la méthode méthode de SVPWM du système de coordonnées naturel en utilisant MATLAB logiciel de simulation / Simulink phase SVPWM établie sur la base de l'onduleur émulation de circuit à quatre jambes, les paramètres de simulation propre à: concevoir une puissance totale de 6 kV · a, la tension d'entrée côté courant continu de 300 V, la fréquence de commutation du dispositif d'alimentation 20 kHz, la tension de phase de sortie la valeur efficace de 115 V, une fréquence de 400 Hz, le circuit de filtre inductance de filtre de sortie 1 mH, condensateur de filtrage 20 uF.
L'onduleur principal dans l'analyse de la simulation de la charge: (1) un déséquilibre de la charge résistive; (2) inductif et capacitif barrière d'étanchéité à charge déséquilibrée.
26 et les résultats de simulation 40 , la tension et le courant de phase de l'inverseur représenté à la figure charges résistives sont asymétriques 13 , triphasé.
Un onduleur triphasé avec barrière inductif et résistif-capacitif charge non équilibrée, dans lequel la phase A 13 et 10 mH charge inductive, phase B pur charge résistive 13 , la phase C 13 et 10 charges capacitives uF, tels que les résultats de la simulation 6 représenté sur la figure.
L'analyse des résultats de la simulation peut être vu, sur la base de la méthode de SVPWM du système de coordonnées à trois phases NATURAL inverseur à quatre jambes dans des conditions de charge non équilibrée, la forme d'onde de tension de sortie à trois phases plus symétrique, et le système de simulation après analyse FFT de forme d'onde de tension de phase harmonique totale distorsion d'onde THD inférieure à 3%.
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Les résultats expérimentaux
Afin de vérifier la faisabilité du programme, un prototype a été conçu, sur la base de DSP (TMS320F28069) Méthode de SVPWM est terminée contrôle vectoriel du dispositif d'alimentation, dans lequel les principaux paramètres du prototype sont: la puissance de sortie totale de 6 kV · A, la tension d'entrée du bus DC 300 V, et la fréquence de la tension RMS de sortie 115 V / 400 Hz, la fréquence de commutation est de 20 kHz, l'inductance de filtre de sortie et les valeurs de capacité, respectivement 1 mH et 20 uF. Principalement la capacité à tester la sortie de l'inverseur sous charge non équilibrée, l'enregistrement du courant de neutre et de la tension des formes d'onde de phase et de courant dans la charge déséquilibrée.
La figure 7 sont désignés par les inductif triphasé déséquilibré et la résistance de charge capacitif résistif, les tensions de phase et de phase A forme d'onde de courant, qui montre la capacité d'adaptation de sortie de l'onduleur dans diverses conditions sont pour rendre la charge déséquilibrée triphasé symétrique tension de sortie.
8 est une charge purement résistive troisième asymétrique à trois phases et le courant de bobine d'inductance de filtre neutre, l'inducteur parce qu'il y a moins d'influence de l'ondulation du courant, l'ondulation du courant neutre est évident, mais répond toujours la forme d'onde de tension THD < 3%.
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conclusion
Sur la base de la méthode abc SVPWM triphasé sous coordonnées naturelles convertisseur de fréquence moyenne à quatre jambes et la de modulation vectorielle spatiale du système de coordonnées par rapport, d'une part, éliminant le besoin de coordonner complexe transformation, d'autre part dans la sélection et la commutation de tétraédrique le vecteur de calcul du ratio de service plus simple, facile à mettre en uvre et la programmation de commande numérique DSP. Dans cet article, le courant moyen du modèle à quatre jambes en trois phases, et la méthode de calcul de l'analyse de la tension de référence spatiale, et enfin à travers la simulation et la politique de validation expérimentale SVPWM inverseur ayant une fréquence intermédiaire en phase charge déséquilibrée et linéaire stable capacité de sortie symétrique, a une certaine valeur pratique.
