Technologie / Technischer Leitfaden
Dreiphasige Raumzeiger und ideale Wechselrichterzustände
Drei momentane Phasengrößen lassen sich bei einer angegebenen Skalierungskonvention durch stationäre Vektorkoordinaten darstellen. Ein idealer zweistufiger Wechselrichter mit drei Brückenzweigen erzeugt dann eine endliche Menge von Spannungsvektoren. Die Raumzeigermodulation betrifft deren zeitlichen Mittelwert; sie ist nicht dasselbe Thema wie rotierende d–q-Koordinaten oder die Schaltfrequenz.
Definieren Sie die Skalierung des Vektors, bevor Sie seinen Betrag interpretieren.
Die bekannte Geometrie mit sechs Vektoren gehört zu einem bestimmten idealen Wechselrichtermodell, nicht zu jeder Umrichtertopologie oder Spannungskonvention.
01 / Abbildung im ruhenden Bezugssystem
Koordinaten sind eine Darstellung, nicht zusätzliche Phasen.
Verwenden Sie eine stationäre α–β-Darstellung mit der angegebenen amplitudenerhaltenden Konvention: vα = (2/3)(va − vb/2 − vc/2), und vβ = (√3/3)(vb − vc).
Verwenden Sie eine stationäre α–β-Darstellung mit der angegebenen amplitudenerhaltenden Konvention: vα = (2/3)(va − vb/2 − vc/2), und vβ = (√3/3)(vb − vc). Die drei Spannungen haben eine gemeinsame Referenz. Eine dritte Nullsystemkoordinate ist erforderlich, um ihre gemeinsame Komponente zu erhalten.
Wird zu allen drei dieselbe Spannung addiert, bleiben diese α–β-Ausdrücke unverändert. Dieses algebraische Herausfallen bedeutet nicht, dass die gemeinsame Spannung keine physikalischen Auswirkungen hat. Eine alternative leistungserhaltende Skalierung verändert den Betrag des Vektors; der gewählte Faktor muss bei jedem Vergleich mit angegeben werden.
02 / Ideales Zustandsmodell
Drei binäre Schaltmöglichkeiten der Brückenzweige ergeben acht Kombinationen.
Betrachten Sie ausschließlich ein ideales Zweipunktmodell mit drei Brückenzweigen und einer festen Spannungsdifferenz Vdc zwischen den DC-Schienen.
Betrachten Sie ausschließlich ein ideales Modell mit drei Brückenzweigen und zwei Spannungsstufen bei einer festen Spannungsdifferenz Vdc zwischen den DC-Schienen. Sa, Sb und Sc seien binäre Polzustände bezogen auf die untere Schiene, sodass die Polspannungen in diesem Modell Vdc Sa, Vdc Sb und Vdc Sc betragen.
Jeder Brückenzweig hat einen ausgewählten idealen Zustand, woraus sich 2³ = 8 Kombinationen ergeben. Reale Überlappungen der Schaltzustände von Bauelementen, Totzeit, Stromkommutierung und Spannungsabfälle sind in diesem geometrischen Modell ausgeschlossen. Das Zählen seiner Zustände liefert weder einen tatsächlichen Schaltbefehl noch einen Nachweis für MARSTON-Hardware.
03 / Vektorgeometrie
Sechs Kombinationen ergeben bei der angegebenen Abbildung aktive Vektoren.
Die Anwendung der angegebenen α–β-Abbildung ergibt sechs von null verschiedene Vektoren mit einem Winkelabstand von 60°.
Die Anwendung der angegebenen α–β-Abbildung ergibt sechs von null verschiedene Vektoren mit einem Winkelabstand von 60°. Ihr Betrag ist in dieser amplitudenerhaltenden Konvention 2Vdc/3. Die Raumvektorerklärung von MathWorks veranschaulicht die sechs aktiven Schaltmuster und die zwei Nullschaltmuster.
Eine andere Normierung kann für dieselben dargestellten physikalischen Polspannungen einen anderen Betrag ergeben. Der Vergleich von Diagrammen ohne Berücksichtigung ihrer Skalierung kann daher einen scheinbaren Widerspruch erzeugen, selbst wenn ihre Zustände übereinstimmen. Auch Scheitelwerte, Effektivwerte und Außenleiterspannungsgrößen müssen ihre jeweiligen Definitionen behalten.
04 / Nullvektoren
Ein Differenzvektor von null bedeutet nicht, dass jede Spannung oder jeder Strom null ist.
Wenn die drei idealen Pol-Zustände übereinstimmen, ist ihr α–β-Vektor null.
Wenn alle drei idealen Polzustände übereinstimmen, ist ihr α–β-Vektor null. Die beiden Kombinationen übereinstimmender Zustände legen die Pole auf unterschiedliche gemeinsame Potenziale, während die Phasendifferenzen null sind. Für diesen Differenzvektor sind sie gleichwertig, aber nicht hinsichtlich jeder bezugsabhängigen Größe identisch.
Ein induktiver Strom kann in einem solchen Zustand je nach Schaltung weiterfließen. Ein Nullspannungsvektor beweist daher weder einen Phasenstrom von null noch das Fehlen gespeicherter Energie oder eine spannungsfreie Baugruppe. Das Vektordiagramm stellt ausgewählte Spannungsinformationen und nicht den vollständigen elektrischen Zustand dar.
05 / Zeitlicher Mittelwert
Kontinuierliche Referenzen und momentane Zustände sind unterschiedlich.
Über einen definierten Zeitraum ist der Durchschnittsvektor das zeitgewichtete Mittel der Vektoren, die in diesem Zeitraum vorhanden sind.
Über ein definiertes Intervall ist der mittlere Vektor der zeitgewichtete Mittelwert der in diesem Intervall vorliegenden Vektoren. Konvexe Kombinationen der idealen Zustände nehmen einen begrenzten Bereich der Vektorebene ein. Die momentane Schaltwellenform muss nicht zu jedem Zeitpunkt diesem Mittelwert entsprechen.
Ein Modulationsverfahren verteilt die Zeit auf Zustände, um unter seinen Annahmen einen angeforderten Mittelwert darzustellen. Diese konzeptionelle Rolle unterscheidet sich von der Transformation in ein rotierendes Koordinatensystem und von Unterscheidung der Trägerfrequenz. Hier werden weder eine Reihenfolge der Zustände noch Vorgaben zu den Verweilzeiten angegeben.
06 / Geltungsbereich des Modells
Geometrie offenbart keinen implementierten Controller.
Das Vektormodell berücksichtigt weder Verluste noch Zeitfehler, parasitäre Kopplung oder das Verhalten des angeschlossenen Netzes.
Das Vektormodell berücksichtigt weder Verluste noch Zeitfehler, parasitäre Kopplung oder das Verhalten des angeschlossenen Netzes. Diese können die Beziehung zwischen dem angeforderten Mittelwert und der tatsächlich abgegebenen Wellenform beeinflussen, wie der Totzeit-Leitfaden für einen Mechanismus erläutert.
MARSTON wird hier keine Fähigkeit hinsichtlich Zweipunktwechselrichtern, SVM, FOC, Vektorskalierung oder Modulation zugeschrieben. Dieser Artikel erläutert eine ausdrücklich als ideal ausgewiesene Darstellung ohne Gate-Schaltfolgen, Tastgradberechnungen, Reglereinstellungen oder Aussagen zur tatsächlichen Spannungsausnutzung oder Wellenformqualität.
Verwandte technische Leitfäden: Wechselrichter-Totzeit: Kommutierungsintervall & Wellenformfehler · Dreiphasenunsymmetrie & symmetrische Komponenten · Momentanleistung, Speicherung und Dissipation im Umrichter.
Allgemeiner Hintergrund: MathWorks: stationäre α–β-Koordinatentransformation · MathWorks: verständliche Erklärung der Raumvektoren und ideale Zustandsgeometrie. Diese Quellen erläutern Branchenkonzepte; sie sind von den geltenden MARSTON-Produkt- und Projektunterlagen zu unterscheiden.
Zentrale Begriffe und Bedingungen.
Lesen Sie jede Größe mit ihrem Bezug, ihren Einheiten und den genannten Bedingungen. Ein allgemeiner Zusammenhang legt keinen modellspezifischen Wert fest.
| Begriff / Größe | Bedeutung / Zusammenhang | Bedingungen / Grenzen |
|---|---|---|
| Stationäre Koordinaten | Amplitudeninvariante α–β-Abbildung | Die gemeinsame Spannung benötigt einen separaten Nullsystemterm. |
| Schaltzustände der Brückenzweige | Sa, Sb, Sc jeweils 0 oder 1 | Ideales Modell mit drei Brückenzweigen, zwei Spannungsniveaus und festen Versorgungsschienen. |
| Anzahl der Zustände | 2³ = 8 | Ein ausgewählter binärer Zustand pro Brückenzweig. |
| Betrag des aktiven Vektors | 2Vdc/3 | Nur die angegebene amplitudenerhaltende Skalierung. |
| Durchschnittlicher Vektor | Zeitgewichtete dargestellte Vektoren | Nicht der momentane Signalverlauf oder der vollständige Schaltungszustand. |
Technische Fragen.
Wird der Betrag eines Raumzeigers immer auf dieselbe Weise skaliert?
Nein. Amplitudeninvariante und leistungsinvariante Konventionen unterscheiden sich.
Haben alle Stromrichtertopologien acht Zustände?
Nein. Acht bezieht sich auf das angegebene ideale Modell mit drei Brückenzweigen und zwei Spannungsstufen.
Bedeutet ein Nullvektor, dass der Phasenstrom null ist?
Nein. Ein bereits fließender induktiver Strom kann je nach Schaltung weiterfließen.
Sind beide Nullzustände bei jedem Spannungsbezug identisch?
Nein, ihr Differenzvektor stimmt überein, während die gemeinsamen Potenziale unterschiedlich sind.
Ist SVM dasselbe wie eine d–q-Transformation?
Nein. Modulation und Koordinatendarstellung haben unterschiedliche Aufgaben.
Wird damit die MARSTON-Schaltlogik offengelegt?
Es wird keine konkrete Topologie, Zustandsfolge oder Modulationsimplementierung zugeordnet.
Technische Anfrage
Die technische Frage besprechen.
Drei momentane Phasengrößen lassen sich durch ortsfeste Vektorkoordinaten mit einer angegebenen Skalierungskonvention darstellen. Stellen Sie das Modell und die relevanten Betriebs- oder Auslegungsinformationen für eine technische Diskussion bereit.