ვექტორული მოდულაცია (SVPWM): როგორ ქმნის კონტროლერი სინუსოიდებს ექვსი გადამრთველით

ვექტორული მართვა ყოველ მომენტში ითვლის ძაბვას, რომელიც ძრავზე უნდა იქნას გამოყენებული. რჩება მისი წარმოება ექვსი გადამრთველისგან შემდგარი ხიდით, რომლებმაც მხოლოდ ორი რამ იციან: იყვნენ ჩართულები ან გამორთულები. ეს არის მოდულაციის როლი, ხოლო ყველაზე გავრცელებულ მეთოდს ვექტორული მოდულაცია ან SVPWM («Space Vector Pulse Width Modulation» - სივრცული ვექტორული იმპულსური სიგანის მოდულაცია) ეწოდება.

რვა მდგომარეობა, არც ერთი მეტი

ძრავის თითოეული ფაზა დაკავშირებულია ან აკუმულატორის პლუსთან, ან მინუსთან, იმისდა მიხედვით, თუ რომელი ორი გადამრთველია დახურული (იხილეთ კონტროლერის შიგნით). სამი ფაზით და თითოეულზე ორი პოზიციით, არსებობს 2 × 2 × 2 = 8 კომბინაცია.

• ექვსი აქტიური კომბინაცია: სულ მცირე ერთი ფაზა არის პლუსზე და სულ მცირე ერთი მინუსზე. თითოეული მათგანი ძრავის ველს ფიქსირებული მიმართულებით უბიძგებს. ეს ექვსი მიმართულება ერთმანეთისგან 60°-ით არის დაშორებული და ქმნის ექვსკუთხედს.
• ორი ნულოვანი კომბინაცია: სამივე ფაზა პლუსზეა, ან სამივე მინუსზე. ფაზებს შორის ძაბვა არ გამოიყენება.

ნებისმიერი ძაბვის შექმნა საშუალო მაჩვენებლით

ვექტორული მართვა მოითხოვს გარკვეული ძალის, გარკვეული მიმართულების ძაბვას, რომელიც ბრუნავს როტორთან ერთად. ეს მიმართულება თითქმის ყოველთვის ეცემა ექვს ხელმისაწვდომ მიმართულებას შორის.

SVPWM-ის იდეა მარტივია: თითოეული გადართვის პერიოდის განმავლობაში, ჩვენ ვიყენებთ პირველ მეზობელ მიმართულებას დროის გარკვეულ ნაწილში, მეორეს - სხვა ნაწილში, ხოლო დანარჩენ დროს - ნულოვან კომბინაციას. პერიოდის საშუალო მაჩვენებლით, ძრავი «ხედავს» ზუსტად მოთხოვნილ ძაბვას. რაც უფრო ძლიერია სასურველი ძაბვა, მით ნაკლები დრო რჩება ნულოვანი კომბინაციისთვის.

ძრავის ხვეულები ასწორებენ ამ იმპულსებს. ვინაიდან პერიოდი წამში ათიათასობითჯერ მეორდება, მიღებული დენი თითქმის სრულყოფილი სინუსოიდია.

რატომ 15%-ით მეტი ძაბვა

მარტივი სინუსოიდური მოდულაციის დროს, თითოეული ფაზა მიჰყვება საკუთარ სინუსოიდს, რომელიც ორიენტირებულია აკუმულატორის ძაბვის ნახევარზე. მისი ამპლიტუდა ვერ გადააჭარბებს ამ ნახევარს: ორ ფაზას შორის ძაბვა მაშინ რჩება იმაზე დაბალი, რისი მიცემაც აკუმულატორს შეუძლია.

ძრავი კი მხოლოდ ფაზებს შორის ძაბვის სხვაობას გრძნობს. SVPWM ამით სარგებლობს: ის მუდმივად გადააადგილებს სამი ფაზის საერთო «ცენტრს», რათა გამოიყენოს აკუმულატორის მთელი ძაბვა. სასარგებლო ძაბვის ჭერი იზრდება აკუმულატორის ძაბვის ნახევრიდან დაახლოებით 58%-მდე (ერთი გაყოფილი სამის ფესვზე), რაც დაახლოებით 15%-იან მოგებას ნიშნავს.

კონკრეტულად, იმავე აკუმულატორით და იმავე ძრავით, მაქსიმალური სიჩქარე ველის შესუსტებამდე უფრო მაღალია. იგივე შედეგი მიიღება თითოეულ სინუსოიდზე მისი სიხშირის სამმაგი კომპონენტის დამატებით, რომელიც ფაზებს შორის ბათილდება: ეს არის იგივე ხრიკი, უბრალოდ სხვაგვარად დანახული.

უფრო შორს: ზემოდულაცია

როდესაც მოთხოვნილი ძაბვა აღემატება იმას, რისი წარმოებაც ექვსკუთხედს შეუძლია უწყვეტად, კონტროლერს შეუძლია კიდევ ცოტა მოიგოს სინუსოიდის დეფორმირებით, სანამ არ გამოიყენებს მხოლოდ ექვს აქტიურ კომბინაციას, თითოეულს ბრუნის მეექვსედში: ეს არის «ექვსსაფეხურიანი» ტალღა. ჩვენ ვიგებთ ძაბვის რამდენიმე პროცენტს, ნაკლებად სინუსოიდური დენის, დანაკარგებისა და დამატებითი ხმაურის ფასად.

დეტალები, რომლებიც მნიშვნელოვანია პრაქტიკაში

• მკვდარი დრო ერთი გადამრთველის გახსნასა და მეორის დახურვას შორის ოდნავ ამახინჯებს წარმოებულ ძაბვას. კარგი კონტროლერები ამას აკომპენსირებენ.
• დენის გაზომვა ხდება ნულოვანი კომბინაციის დროს, როდესაც დენი გადის საზომ რეზისტორებში შეფერხების გარეშე. ძალიან მაღალი მოთხოვნილი ძაბვის დროს, ეს ფანჯარა მცირდება.
• სიმეტრიული განლაგება ნულოვანი კომბინაციების თითოეული პერიოდის დასაწყისში და ბოლოს ამცირებს დენის რყევებს და ხმაურს.