Векторное описание матричного ПЧ


Силовая  часть  матричного   преобразователя  частоты ( рис.8.1) включает  в себя   входной  LC- фильтр,  предназначенный   для  сглаживания   высокочастотных   пульсаций  сетевого   тока ,  полупроводниковый   коммутатор,  содержащий девять   двунаправленных   силовых   ключей,  и  активно-индуктивную   нагрузку . Нагрузкой  МПЧ  могут  служить   трехфазные  обмотки   электродвигателей   переменного  тока .  Для  корректной   работы  преобразователя ( отсутствие   интервалов  короткого  замыкания   фаз  сети   и  разрыва  тока   нагрузки )  необходимо выполнять   следующее   условие:  из   девяти   ключей  МПЧ  одновременно  замкнутыми ( активными )  всегда   должны  быть  три   ключа ,  относящиеся   к  разным фазам  нагрузки .

В  каждый  момент  времени   МПЧ  может   принимать  одно  из  27  состояний,  которые   характеризуются  различными  комбинациями   ключей,  находящихся   в   активном  состоянии.  Все  эти  состояния ключей,  соответствующие   им  схемы   подключения   фаз  нагрузки   к  фазам  сети  и  обозначения  результирующих  векторов   выходного   напряжения  МПЧ  сведены  в   табл . 8.1.

Амплитуда   и  направление  результирующего   вектора  напряжения  на   выходе   МПЧ  при   заданном   состоянии  его  ключей  зависят  от   величины  и  на -правления  вектора  напряжения  питающей  сети .  Процессы  формирования  выходного  напряжения  будем   рассматривать  в   жесткой  связи  с  направлением  вектора  входного   напряжения  МПЧ.  Влияние  входного   фильтра  пока   не   учитываем.  Угловые  положения   векторов   входного   напряжения Релейно векторная ШИМ56 Векторное   описание  матричного ПЧ

МПЧ  будем   определять   в   соответствии  с  векторными  диаграммами   напряжений  и  токов,  изображенных  на  рис.8.2.  Оси,  изображенные  на   диаграммах,  определяют  направления  фазных и  линейных  векторов   напряжения  сети   в   некоторый   момент  времени ,  принятый   в   качестве   начального .  Диаграмма   напряжений  разбита  на   двенадцать  секторов ,  границы   которых   совпадают   с  осями   фазных  и  линейных  напряжений .  Диаграмма   токов  разбита  на   шесть  секторов ,  границы   которых   совпадают  с  осями   линейных  напряжений.  Угловые  положения   векторов   напряжения и  тока   в   пределах   всей   диаграммы   будем   определять   относительно   фазы  А  питающей  сети ,  а  в   пределах   рабочего   сектора ( сектора,  в   пределах   которого  находится  соответствующий   вектор ) –  относительно   границы   сектора,  принятой   в  качестве   базовой.Релейно векторная ШИМ57 Векторное   описание  матричного ПЧ

Рис.8.1.  Структурная  схема   силовой   части  матричного   преобразователя  частоты

Таблица 8.1.  Состояния  МПЧ

Релейно векторная ШИМ58 Векторное   описание  матричного ПЧ

 

Релейно векторная ШИМ59 Векторное   описание  матричного ПЧ

 

Релейно векторная ШИМ60 Векторное   описание  матричного ПЧ

Рис.8.2.  Векторные   диаграммы   входных   напряжений ( а )  и  входных   токов ( б) МПЧ

Релейно векторная ШИМ61 Векторное   описание  матричного ПЧ

Рис.8.3. Векторные  диаграммы   выходных  напряжений  МПЧ,  представленные   в виде   результирующих  векторов :

  Релейно векторная ШИМ62 Векторное   описание  матричного ПЧ

На  рис.8.3  представлены   векторные   диаграммы   выходных  напряжений МПЧ  для  двух   положений   вектора  входного   напряжения:

Релейно векторная ШИМ64 Векторное   описание  матричного ПЧ

Диаграммы   построены   в   симметричных  трехфазных  осях  (a,b,c), ориентированных   по  магнитным   осям  нагрузки.  Аналогичные   диаграммы  могут  быть  построены   для   любого  положения   вектора  входного   напряжения. В  результате   анализа  векторных   диаграмм  все  многообразие   выходных  векторов  МПЧ можно разбить на   следующие   группы:

  1. группу   нулевых   векторов : Релейно векторная ШИМ65 Векторное   описание  матричного ПЧФормируются  при   подключении   всех   фаз  нагрузки   к одной   из   фаз  питающей  сети ;
  2. группу   вращающихся  симметричных  векторов   прямой  последовательности  фаз:Релейно векторная ШИМ66 Векторное   описание  матричного ПЧгде Релейно векторная ШИМ67 Векторное   описание  матричного ПЧ —  амплитуда   фазного  напряжения  питающей  сети ; Релейно векторная ШИМ68 Векторное   описание  матричного ПЧ —  частота   питающей  сети .
  3. группу   вращающихся  симметричных  векторов   обратной   последовательности  фаз:Релейно векторная ШИМ69 Векторное   описание  матричного ПЧ
  4. шесть  групп   симметричных  векторов ,  пульсирующих  вдоль  фазных  осей  в   функции   времени :Релейно векторная ШИМ70 Векторное   описание  матричного ПЧ

гдеРелейно векторная ШИМ72 Векторное   описание  матричного ПЧ—  амплитуды   групп   пульсирующих  векторов ,  вычисляемые  по  выражениюРелейно векторная ШИМ73 Векторное   описание  матричного ПЧ