- دامنه هارمونیک اصلی ولتاژ خروجی برابر با مقدار مرجع باشد.
- فرکانس کلیدزنی اینورتر فاصله مشخصی با فرکانس پایه داشته باشد تا فیلتراسیون هارمونیک های تولیدی میسر شود.
- دامنه هارمونیک تولیدی هر سطح اینورتر در فرکانس برابر با فرکانس کلیدزنی آن سطح، از مقدار معینی بیشتر نشود.
شکل ۳-۱۰ : ولتاژ خروجی اینورتر چند سطحی که سطوح آن با شاخص مدولاسیون m=0.8 و فرکانسهای موج حامل fc=11f0 , ۲۱f0 , ۳۱f0 کلیدزنی می شوند b) طیف هارمونیکی ولتاژ
در اینجا نیز اگر دامنه هارمونیک های برابر با فرکانس کلید زنی به اندازه کافی کم باشد، می توان فیلتراسیون را روی هامونیک های مرتبه بالاتر متمرکز کرد و در محاسبه اعوجاج هارمونیکی از هارمونیک های تحت فیلتر صرف نظر کرد.
۳-۳-۴- مدولاسیون پهنای پالس سینوسی تک قطبی
روشهای گفته شده را می توان به راحتی به مدولاسیون تک قطبی گسترش داد. ساده ترین روش اجرای این کار، طرح استفاده از دو نیم موج حامل برای دو نیم سیکل است که در شکل ۳-۱۱ نشان داده شده است. موج حامل بالا برای فعال/غیرفعال کردن وضعیت۱+ و موج پایین برای فعال/غیر فعال کردن وضعیت ۱- استفاده می شوند و هرگاه هر دو وضعیت غیرفعال باشند به معنای قرار گرفتن اینورتر در وضعیت صفر است. شکل ۳-۱۲ خروجی ولتاژ این طرح را برای یک اینورتر ۳ سطحی پل H نشان میدهد.
دامنه مولفه اصلی ولتاژ تولیدی، در مدولاسیون تک قطبی، با توجه به ولتاژ لینک dc و شاخص مدولاسیون برابر است با:
شکل۳-۱۱ : استفاده از دو نیم موج حامل برای تولید مدولاسیون تک قطبی
طرح استفاده از موجهای حامل مجزا برای نیم سیکل مثبت/منفی را به راحتی مشابه شکل ۳-۱۳ می توان برای کاربرد در اینورترهای چند سطحی توسعه داد. توجه شود جابجا کردن موج های حامل روی محور عمودی به معنای دوره کاری کمتر و فرکانس کلیدزنی پایینتر برای سطوح بالاتر اینورتر است که می توان به جای آن از شاخص های مدولاسیون متفاوت در سطوح مختلف اینورتر استفاده کرد. شکل ۳-۱۴ نمونه موج شبیه سازی شده ولتاژ تولیدی اینورتر با این الگوریتم را نشان میدهد. همانطور که دیده می شود، اولین هارمونیک قابل توجه در ولتاژ خروجی از مرتبه ۲۱ است.
شکل۳-۱۲ : a) ولتاژ تولیدی در اینورتر تمام موج بوسیله مدولاسیون تک قطبی b) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی
شکل ۳-۱۳ : توسعه طرح مدولاسیون تک قطبی به اینورترهای چند سطحی
شکل ۳-۱۴ : a) ولتاژ تولیدی توسط اینورتر چند سطحی با مدولاسیون تک قطبی مشابه شکل ۱۴ b) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی
۳-۳-۵- مدولاسیون تک قطبی با عرض پالس ثابت]۴۰[
این روش شاید ساده ترین روش کلیدزنی اینورترها باشد که به دلیل پیاده سازی آسان و تعداد قطعات کم مورد استفاده که به تاخیر کمتر سیستم کنترلی منجر می شود میتوان فرکانس کلیدزنی را در این روش بسیار بالاتر برد. به این ترتیب فیلتراسیون هارمونیک های ولتاژ خروجی بسیار ساده تر و شکل موج جریان تولیدی تقریباً یکنواخت و سینوسی خواهد بود. اساس شکل موج ولتاژ مرجع در این روش که از ضربکردن علامت یک موج سینوسی در فرکانس پایه در یک موج پالسی شکل با فرکانس بالا و عرض پالس قابل تنظیم بدست می آید در شکل ۳-۱۵ نمایش داده شده است.
شکل۳-۱۵ : a) مدولاسیون عرض پالس ثابت fc=50 f0 و عرض پالس ۵۰% b) نمونه ولتاژ تولیدی در اینورتر تمام موج c) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی
دامنه موج اصلی ولتاژ تولیدی در این روش با تنظیم عرض پالس ها تنظیم می شود که البته بطور همزمان دامنه هارمونیک های نیز تغییر می کند اما اولین هارمونیک مرتبه بالای تولیدی همچنان که شکل ۳-۱۵ نشان می دهد، از مرتبه ۵۰ است که فیلتر کردن آن آسان است. گرچه در برخی کاربردهای حساس ممکن است هارمونیک های مرتبه پایین در خروجی مشکل ساز شوند، اما برای کاربردهایی نظیر کنترل دور موتور AC سه فاز، این روش می تواند در عین سادگی بسیار کارآمد باشد]۴۳،۴۲[. پیاده سازی این روش روی اینورترهای چند سطحی نیز ساده و عملی خواهد بود. در این حالت میتوان از فرکانسهای متفاوت کلیدزنی در سطوح مختلف استفاده کرد و برای کاهش تلفات فرکانسها را تا حد ممکن کم کرد. البته باید توجه کرد این ممکن است به قیمت افزایش اعوجاج هارمونیکی تمام شود. از طرفی به ازای هر فرکانس کاری انتخاب شده برای سطوح مختلف، عرض پالس آنها نیز برای تنظیم موج اصلی ولتاژ نهایی باید محاسبه شود. به این ترتیب انتخاب فرکانس های کلیدزنی سطوح مختلف و عرض پالس آنها با بهینه سازی همزمان چند قید صورت می گیرد:
- دامنه موج اصلی ولتاژ تولیدی برابر با مرجع آن باشد. در تعیین عرض پالسها به این نکته نیز باید توجه شود که پالسهای خیلی کوچک در فرکانس کلیدزنی بالا ممکن است عملی نباشند (با توجه به محدودیت سرعت پاسخ دهی قطعات).
- اعوجاج هارمونیکی ولتاژ خروجی تا حد قابل قبولی پایین باشد.
- فرکانسهای کلیدزنی در باند فرکانسی مجاز که فیلتر کردن آن آسان باشد، تا حد ممکن پایین انتخاب شوند.
شکل ۳-۱۶ یک نمونه شبیه سازی شده از عملکرد اینورترهای چند سطحی را به کمک این روش کلیدزنی نشان می دهد. همانطور که دیده می شود این روش میتواند اعوجاج هارمونیکی ولتاژ خروجی را (با انجام فیلتراسیون بسیار کمی) در حد نسبتاً پایین نگهدارد، در حالیکه دامنه ولتاژ هارمونیک اصلی در حد مطلوب است. البته فرکانس کلیدزنی نسبتاً بالایی برای سطوح مختلف اینورتر استفاده می شود
شکل ۳-۱۶ : a) ولتاژ تولیدی اینورتر چند سطحی که با مدولاسیون پهنای پالس ثابت با فرکانس های fc= 31f0 , ۵۱f0 , ۷۱f0 کلیدزنی می شود b) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی
۳-۳-۶- مدولاسیون پهنای پالس فضای برداری (SVPWM[6])]40،۳۱[
اساس کار مدولاسیون پهنای پالس فضای برداری اینگونه است که معادلات ولتاژ بدست آمده در دستگاه دکارتی به مختصات قائم انتقال داده می شود. این کار توسط تابع تبدیل زیر صورت میگیرد:
| (۳-۴) |
بنابراین ولتاژ سه فاز abc در دستگاه قائم به صورت زیر است :
۳-۵
در واقع ولتاژ سه فاز متقارن را روی محور های قائم d و q تصویر می کند که این امر را در شکل۱۷-۳میتوان نشان داد:
فرم در حال بارگذاری ...
