1.2.3 Принцип обычной широтно-импульсной модуляции

Одним из способов решения задачи формирования с помощью инвертора трехфазной синусоидальной системы напряжений со сдвигом по фазе 120 градусов на обмотках статора является использование таблицы синусов. В этом случае частота статора s определяет три дискретных времени интеграторов, которые вычисляют мгновенные значения фаз для каждого статорного напряжения:

где , а Ts - период дискретизации для алгоритма управления.

Если одно из этих значений становится больше 2 , то для поддержания области значений в диапазоне от 0 до 2 из результирующего значения вычитается 2. Таблица синусов используется для вычисления трех напряжений, которые необходимо приложить к статору:

где Vsm(s) - амплитуда напряжения статора, определенная по принципу постоянства отношения напряжение-частота и sita() = sin().

Достичь улучшения можно путем добавления к чистой синусоиде в таблице синусов третьей гармоники sita() = sin()+1/6sin(3), т.к. она не оказывает влияние на поведение электродвигателя и позволяет генерировать сигнал, первая гармоника которого имеет амплитуду на 15.47% выше (2/3) по сравнению максимумом сигнала (см. рисунок 4).

С учетом данного улучшения имеется возможность генерировать более высокое переменное напряжение

Рис.4. Использование несинусоидальной формы напряжения для увеличения отношения между амплитудой первой гармоники максимальным значением.

при питании от той же самой шины постоянного напряжения. Таким образом, имеется возможность увеличения частоты вращения электродвигателя при сохранении постоянства отношения V/F.

Данные значения сравнивают с выходом реверсивного счетчика (используется в качестве генератора треугольных импульсов). Когда выходное значение реверсивного счетчика перешагивает через данные значения, переключается соответствующий выход компаратора. Как результат, в каждом ШИМ-канале генерируются импульсы, коэффициент заполнения которых пропорционален соответствующему значению напряжения статора. Поскольку данный реверсивный счетчик с тремя компараторами достаточно сложен для программной реализации, то такое устройство должно присутствовать в микроконтроллере в качестве встроенного аппаратного блока. Это и послужило причиной выбора микроконтроллера AT90PWM3, в состав которого входят три контроллера силового каскада (PSC). Если рассмотреть в качестве примера первую фазу, коэффициент заполнения импульсов, задаваемый содержимым регистра сравнения соответствующего PSC, будет пропорционален

,

где ,

а Vs max и  -- наибольшее значение амплитуды напряжения статора и длительность паузы неперекрытия силовых ключей, соответственно. Результирующая блок-схема показана на рисунке5.

Рис. 5. Блок-схема обычного ШИМ-управления.

1.2.4 Таблицы преобразования со значениями синусов

Как показано в предыдущем разделе обычное ШИМ-управление подразумевает использование таблицы синусов для вычисления sin() для всех значений  от 0 до 2. Используя некоторые свойства тригонометрических функций, имеется возможность сократить размер таблицы преобразования. Наиболее эффективным способом является использование таблицы преобразования со значениями синусов в диапазоне только от 0 до /3, т.к.

sin()=sin( - /3)+ sin(2 /3- ) для  между /3 и 2/3;

sin()=sin( - ) для  между 2/3 и ;

sin()=-sin( - ) для  между  и 4/3;

sin()=-sin( -4/3)+ sin(5/3- ) для  между 4/3 и 5/3;

sin()=-sin(2 - ) для  между 5/3 и 2 ;

Однако данное решение не позволяет добавить третью гармонику к функции синуса, необходимость чего обсуждалась в предыдущем разделе. Это является причиной, почему необходимо использовать таблицу преобразования sita() со значениями или sin() или sin()+1/6 sin() в диапазоне  между 0 и /2, а также использовать следующие соотношения для вычисления sita() между /2 и 2 :

sita()=sita( - ) для  между /2 и ;

sita()=sita( - ) для  между  и 3 /2;

sita()=-sita(2 - ) для  между 3 /2 и 2 .

Последнее решение позволяет достаточно легко обмениваться между двумя возможными таблицами преобразования.