این روش چنانکه پیشتر اشاره شد، در سمت خروجی کیفیتی مشابه روش SPWM نشان می دهد، اما تعداد کلیدزنی ها در این روش نسبت به SPWM کمی پایین می آید. با توجه به اینکه فرکانس اولین هارمونیک غالب در ولتاژ خروجی، به فرکانس نمونه برداری بستگی خواهد داشت، در اینجا فرکانس نمونه برداری برابر ۲۰f0 اختیار می شود تا نتایج، با نتایج مربوط به SPWM قابل مقایسه باشد. شکل ۴-۱۶ نمونه شکل موج ولتاژهای خط به خط تولید شده به این روش را بوسیله یک اینورتر سه فاز شش کلیده نشان میدهد که طیف هارمونیکی آن نیز در شکل قرار داده شده است. همانطور که طیف هارمونیکی ولتاژ نشان می دهد، ولتاژ خروجی تا هارمونیک مرتبه ۳۸ تقریباً هیچ هارمونیکی ندارد. به همین دلیل جریان تولیدی اینورتر چنانکه شکل ۴-۱۷ نشان می دهد طیف هارمونیکی بسیار قابل قبولی دارد. توجه شود در اینجا از فیلترینگ خاصی در خروجی اینورتر استفاده نشده است.
شکل ۴-۱۶: ولتاژ خط تولید شده در روش مدولاسیون فضای برداری
شکل ۴-۱۷ : جریان تولیدی اینورتر در مدولاسیون فضای برداری
ولتاژ حالت مشترک ایجاد شده توسط این مدولاسیون، جریان نشتی منبع تغذیه و جریان زمین بار سه فاز، به ترتیب در شکل های ۴-۱۸ تا ۴-۲۰ نشان داده شده اند. هر سه این شکل موجها نشان دهنده بهبود نسبی نتایج در مقایسه با روش مدولاسیون سینوسی هستند.
شکل ۴-۱۸ : ولتاژ حالت مشترک تولید شده در اینورتر شش کلیده با مدولاسیون فضای برداری
شکل ۴-۱۹ : جریان نشتی منبع تغذیه در مدولاسیون فضای برداری
شکل ۴-۲۰ : جریان زمین بار سه فاز
۴-۴- مدولاسیون فضای برداری در اینوترهای چند سطحی
در اینورترهای چند سطحی تنوع بیشتر حالات کلیدزنی باعث ایجاد تعداد بیشتری بردارهای فضایی می شود. البته با توجه به کمتر شدن ولتاژهای لینک های dc، اندازه بردارهای فضایی نیز کوچکتر می شود. باید توجه کرد اگر ولتاژ لینک های dc یکسان باشد، ممکن است چند حالت کلیدزنی مختلف در مدار، ولتاژ یکسانی را در خروجی تولید کند. برای مثال وضعیت های ۱۰۱ و ۱۱۰ و ۰۱۱ برای سه پل متوالی در یک فاز، ولتاژهای یکسانی در خروجی آن تولید می کند. بنابراین بردارهای فضایی متناظر با همه این حالات یکسان خواهد بود. بدیهی است برای تولید تعداد بیشتری بردارهای فضایی، باید ولتاژ روی لینک های dc را متفاوت از هم اختیار کرد.
با توجه به اینکه در اینجا ولتاژهای لینک های dc یکسان در نظر گرفته شده است، تعداد کلی بردارهای فضایی که بوسیله سه پل اینورتری متوالی در هرفاز از یک اینورتر سه فاز ایجاد می شود، در کل برابر ۷ بردار است. با توجه به اینکه برای تولید برخی بردارها، انتخاب های مختلفی وجود دارد، از استراتژی حداقلسازی تعداد کلیدزنی برای انتخاب وضعیت کلیدها استفاده می شود. به این ترتیب برای جابجایی از هر سکتور به سکتور بعد برداری انتخاب می شود که کمترین تغییر را در وضعیت روشن و خاموش بودن کلیدها ایجاد کند.
با مقادیر انتخاب شده برای ولتاژهای لینک های dc و نیز ولتاژ مرجع تعریف شده برای اینورتر، ولتاژ خط به خط تولیدی اینورتر چند سطحی شامل ۳ پل اینورتری در هر فاز، در شکل ۴-۲۱ نشان داده شده است. طیف هارمونیکی ولتاژ ها نشان می دهد باز هم تا هارمونیک ۱۸ تقریباً هیچ هارمونیکی وجود ندارد.
شکل ۴-۲۱ : ولتاژ خط تولیدی اینورتر در مدولاسیون فضای برداری چند سطحی
ولتاژ حالت مشترک تولیدی در شکل ۴-۲۲ نشان داده شده است. به دلیل کم شدن فرکانس کلید زنی در این روش نسبت به مدولاسیون سینوسی، ولتاژ حالت مشترک بیشتری تولید شده است. ولتاژ و جریانی که در ثانویه ترانس کوپلینگ به بار تحویل داده می شود، در شکل های ۴-۲۳ و ۴-۲۴ نشان داده شده که طیف هارمونیکی قابل قبولی را نشان می دهد.
شکل ۴-۲۲ : ولتاژ حالت مشترک تولید شده در اینورتر چند سطحی با مدولاسیون فضای برداری
شکل ۲۳-۴ : ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور در اینورتر چند سطحی با مدولاسیون فضای برداری
شکل ۴-۲۴ : جریان بار در ثانویه ترانسفورماتور
۴-۵- مدولاسیون عرض پالس ثابت
کلیات این روش کلیدزنی در فصل ۳ توضیح داده شد. همانطور که گفته شده است، این روش یک مدولاسیون تک قطبی است. بنابراین روی اینورتر سه فاز شش کلیده قابل پیاده سازی نیست. برای پیادهسازی چنین روشی در حالت سه فاز دست کم به یک اینورتر ۶ ساق ۱۲ کلیده نیاز خواهیم داشت. البته پیاده سازی چنین طرح کلیدزنی روی مدار بسیار ساده خواهد بود به همین دلیل در عمل بویژه برای کاربردهایی چون کنترل دور موتور سه فاز از محبوبیت برخوردارند. عرض پالس های مورد نیاز در این الگوریتم کلیدزنی، بر اساس دامنه ولتاژ هارمونیک اصلی مورد نیاز تعیین می شود.
البته بالا بردن عرض پالس ها ولتاژ تولیدی را به مدولاسیون موج مربعی نزدیک می کند و باعث افت ضریب اعوجاج هارمونیکی ولتاژ تولیدی (THD) می شود. ضمن اینکه دامنه هارمونیک های مرتبه پایین ولتاژ نیز به شکل نامناسبی افزایش می یابد که در کاربردهای متصل به شبکه ممکن است مشکل ساز باشد. زیرا فیلترکردن آنها دشوار است. با توجه به تغذیه سه پل اینورتری با منبع تغذیه مشترک، وجود ترانسفورماتور در خروجی اینورتر برای ایزوله کردن خروجی ها الزامی است. مدار شبیه سازی شده در شکل ۲۵-۴ نشان داده شده است. شکل ۴-۲۶ نیز مدار داخلی اینورتر ۶ پایه ۱۲ کلیده را نشان می دهد. شکل ۴-۲۷ نیز نحوه تولید پالس ها را نشان می دهد که از حاصل ضرب موج سینوسی نرمالیزه شده در یک موج مربعی فرکانس بالا به دست می آید.
شکل ۴-۲۵ : مدار شبیه سازی روش مدولاسیون عرض پالس ثابت
شکل ۴-۲۶ : مدار اینورتر ۶ ساق ۱۲ کلیده (۳ پل H)
راهنمای نگارش مقاله درباره :بررسی پدیده ولتاژ و جریانهای حالت مشترک ...