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前言
学习调制方法时,调制比与电压利用率是个重要的概念。我发现教材中却对这两个内容介绍的很模糊,网上也没有很多包含具体推导过程的公式。
今天就整理一下,以SPWM与SVPWM为例,把我自己的计算方法分享给大家,感觉挺实用的。
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调制比与电压利用率
2.1 概念
首先,它俩的概念一定要明确。
调制比是逆变器输出相电压最大值与三角波幅值的比值。
电压利用率是逆变器输出线电压基波最大值与直流电压的比值。
所以,想要知道SPWM与SVPWM的调制比与电压利用率,需要知道各调制方法的输出相电压幅值与 三角波幅值 。
先直接把答案告诉大家:
调制比与电压利用率,如下表:
接下来说说两种调制方法的 相电压 ,线电压及三角波幅值的计算过程。
补充两点:
1.线电压就是相电压的根号3倍,因此后文只介绍道相电压的计算为止。
2.计算过程中,暂定三角波幅值为1/2*Ud,具体推导放在文末。
2.2 SPWM
这个比较简单了,SPWM单纯是正弦波与三角波比较。相电压的调制原理如下图:
显然,在线性调制下, 正弦波不能超出三角波 ,所以其最大值就是三角波幅值,即1/2*Ud。
2.3 SVPWM
由于SVPWM是在矢量空间进行调制的方式,所以对其在矢量角度进行分析就很简单。
其中内切圆的幅值就是 相电压的幅值 。
u1-u6的幅值是2/3*Ud,根据三角公式即可得到相电压幅值为。
2.3 三角波幅值
三角波的幅值是1/2*Ud,其实只要记住就可以了。具体过程一共分为三步。
1 根据伏秒原理:
其中,Ua, Ub, Uc为三相电压,Ts为一个调制周期,Ta, Tb, Tc为一个周期内各电压的调制时间。
2 三角相似性
下图是一个三角波载波信号,设A是三角波幅值
根据三角形相似有:
3 联立这两个公式,得出
所以
最后,根据SPWM,SVPWM调制的各相电压与 三角波幅值 ,依据相关定义,就可以很明确的得出调制比与 电压利用率 。