Modulacija
Six-step modulation
Six-step modulation
Pomanjkljivost 6-step operation je, da ne moremo nastavljati
amplitudne vrednosti osnovnega harmonika. Z enostavno
pulzno-širinsko modulacijo (PWM) lahko omenjeni problem
zaobidemo.
Modulacija
Six-step modulation
Izvedba krmiljenja
S1, S2, S3 krmilni signali za 6 napetostnih vektorjev,
d duty cycle (vrednost 0 do 1),
w trikotni signal s frekvenco fsw ,
c izhod komparatorja,
T 1 . . . T 6 dejanski krmilni signali za tranzistorje.
Modulacija
Six-step modulation
Opombe k delovanju
Duty cycle d naj bi bil konstanten oz. se spreminja zelo počasi
glede na trikotni signal w,
frekvenca trikotnega signala je fsw , s čimer je določena tudi
preklopna frekvenca stikal,
fsw naj bo mnogo večja od frekvence osnovne komponente
izhodne napetosti f0 oz. fc ,
izhod komparatorja je pravokotni signal s povprečno vrednostjo
d.
Definicija fsw
Preklopna frekvenca fsw je enaka številu vklopov ene stikalne
naprave (tj. tranzistorja) na sekundo.
Modulacija
Six-step modulation
Osnovna harmonska komponenta napetosti
Napetosti, ki jih dobimo z 6-step modulation, so enake napetostim
6-step operation pomnoženim z duty cyclom d.
Za osnovno komponento napetosti velja
2
vas,f und = d vdc cos θc
π
Povprečni vrednosti qd napetosti v koordinatnem sistemu
pretvornika c sta
2
v cqs = dvdc
π
v cds = 0
Pomembno
S spreminjanjem duty cycla nastavljamo osnovno komponento
napetosti kljub fiksni napetosti enosmernega tokokroga.
Modulacija
Six-step modulation
Nastavljanje osnovne harmoske komp.
Srednja vrednost napetosti vqds
Na osnovi različnih duty-cyclov v 6-step modulation opazujte
napetosti v sinhrono vrtečem se qd sistemu (f0 = 50 Hz,
fsw = 5 kHz). Uporabite blok za izračun povprečne vrednosti.
Kakšna je oblika napetosti vqds ?
Kolikšna je srednja vrednost napetosti vqds . Rezultat
povprečenja opazujte preko bloka Display.
Modulacija
Six-step modulation
Višjeharmonske komponente
Napetost narejena s 6-step modulation ima veliko vsebnost
višjeharmonskih komponent:
spekter, ki je bil že prisoten pri 6-step operation,
spekter 6-step operation, ki je projeciran na spodnji pas (lower
side band ) osnovnega in vseh višjeharmonikov preklopne
frekvence,
spekter 6-step operation, ki je projeciran na zgornji pas (upper
side band ) osnovnega in vseh višjeharmonikov preklopne
frekvence.
Pomen frekvenčnih komponent v področju preklopne frekvence
Čeprav te komponente niso bistvene pri analizi stroja, je njihova
lokacija pomembna pri določevanju vira akustičnega in
elektromagnetnega hrupa.
Modulacija
Six-step modulation
Višjeharmonske komponente
Primer
Harmonska vsebina fazne napetosti pri 6-step modulation s
f0 = 50 Hz in fsw = 5 kHz.
Modulacija
Six-step modulation
Primer
Osnovna frekvenca pretvorniško generirane napetosti je f0 = 50 Hz,
preklopna (stikalna) frekvenca znaša fsw = 5 kHz.
Na enem grafu spremljajte poteke vas , ias in idc .
Poglejte frekvenčno vsebino napetosti (harmoniki v več
območjih).
Spreminjajte duty cycle v območju d = 0.5 . . . 1.5. Kako se
spremeni frekvenčna slika pri d > 1?
Modulacija
Six-step modulation
Vektorji v ravnini
Vektorje (napetosti, toka) lahko opazujemo ne samo v časovnem,
temveč tudi v prostorskem xy grafu. V tem primeru služita trenutni
vrednosti komponent qd sistema kot koordinati novonastalega grafa.
Graf xy
xy graf realiziramo tako, da vektorja napetosti vqs in vds shranimo
na Workspace in nato v Matlabu spišemo m-kodo.
Za risanje grafa uporabimo kompleksno ravnino in funkcijo
compass in/ali polar.
Modulacija
qd napetosti v prostoru
Six-step modulation
Modulacija
Six-step modulation
qd napetosti v prostoru
q=1
d=0
q
d
t = 0,0 ms
Modulacija
Six-step modulation
qd napetosti v prostoru
q = 0,97
d = 0,25
q
t = 0,83 ms
d
Modulacija
Six-step modulation
qd napetosti v prostoru
q
q = 0,86
d = 0,5
t = 1,66 ms
d
Modulacija
Six-step modulation
qd napetosti v prostoru
q
q = 0,86
d = -0,5
t = 1,66 ms
d
Modulacija
Six-step modulation
qd napetosti v prostoru
q
q = 0,97
d = -0,25
t = 2,50 ms
d
Modulacija
Six-step modulation
qd napetosti v prostoru
q
q=1
d=0
t = 3,33 ms
d
Modulacija
Six-step modulation
qd napetosti v prostoru
q
q = 0,97
d = 0,25
t = 4,17 ms
d
Modulacija
Vektorji v ravnini
Opazujte napetostne vektorje v:
stacionarnem (stoječem) KS,
sinhronskem KS.
Six-step modulation
Modulacija
Six-step modulation
Dinamično povprečje
V pretvorniških vezjih je prikladno definirati "dinamično povprečje":
1
x
ˆ=
Tsw
Zt
x(t) dt
t−Tsw
Posledica uvedbe dinamičnega povprečja je, da so zdaj poteki
napetosti kvazi-zvezni, zato lahko izrišemo trajektorijo
napetostnega vektorja in ne zgolj diskretnih stanj. Realizacija v
Simulinku je popolnoma enaka tekočemu povprečju, s to razliko, da
je čas integracije bistveno krajši.
Dinamično povprečje
Primerjajte napetosti vqd0 z vˆqd0 , ki so dobljene z dinamičnim
povprečenjem,
Izrišite trajektorijo napetostnega vektorja v stoječem KS.
Kakšne oblike je?