第三章 三相電路模型及其電流控制
3.3 PI-MDFQM 電流控制器
MDFQM 單相等效電路的推導，在負載部份與 SPWM 一樣。唯一不同的地方在於 電流控制器輸出的限制器部分。我們利用2.3 節圖 2.36 可知當七種不同的三相電壓經由 park-transformation 轉換後在 d-q 軸形成七個 base vector。依照圖形幾何概念，MDFQM 僅能合成d-q 軸上六角形內切圓的三相電壓命令。因 MDFQM 在一個開關切換周期只能
+ PI
*an
v
+ PI
*
vbn
c*
i + PI
*
vcn
van
r Ls
1 ea
1 +
vbn
r Ls
1 eb
1 +
vcn
r Ls
1 ec
1 +
ia
ib
ic
MDFQM
b*
i
a*
i
圖3.9 PI-MDFQM 電流控制整體等效模型圖
做法如同PI-SPWM 在此我們亦加入電流控制，反流器輸出端的電壓經過負載系統 的等效電路後得到電流。與上節PI-SPWM 做比較可發現 PI-MDFQM 在線性區間最大命 令電壓振幅Vm,max較 PI-SPWM 線性區間最大命令電壓振幅Vdc/2來的大。理想上 PI-MDFQM 可達到最大輸出功率會因為三相直交流調變有較大的線性電壓基本波輸出 上限而使得PI-MDFQM 相較於 PI-SPWM 可以達到較高的最大輸出功率至負載系統中。
ia
Ts
n 1)
( nTs (n1)Ts
a
G
b
G
c
G 1
1 1
Ts Ts
Current Sampling time
Current Sampling time ]
1 [n ia
*a
i i*a[n1]
] [n ia
]
*[n ia
在第二章有提到過MDFQM 的開關切換時機與 SWPM 有所不同，只在特定的時間 點做開關切換，如上圖3.10 為 PI-MDFQM 的電流與開關對應圖。若與 PI-SPWM 相比 我們可以說他切換開關的時間點分別位於(n1)Ts、nT 、s (n1)Ts。
與 SPWM 一樣若我們取樣電流時間點分別在(n1)Ts、nT 、s (n1)Ts，則取樣出 來的電流即為該週期下的最大電流值或最小電流值。對於這樣的取樣會造成電流控制器 輸出的電壓命令變化過於激烈，使得過度補償因而造成電流漣波會有較大的現象。因此 我們亦把取樣時間點設定在每個運算週期的一半，並對此點對電流命令及回授電流做取 樣的動作。在此我們不稱在MDFQM 的取樣時刻為每個三角波週期的一半而是稱為每個 運算週期的一半，因為MDFQM 並無三角波訊號。以圖 3.10 為例，電流控制上的第一 個時刻取樣電流命令與電流分別為(n1)Ts與(n)Ts中間的時間點做命令i*a
n1 取樣以 及ia
n-1 回授電流ia
n1
取樣，而第二個取樣時刻與第一個取樣時刻相同在第二次運 算週期中間取樣。總結上面兩種方法我們可以發現取樣的時間點均在每個運算週期一半或者三角波週 期一半的時間點對系統電流及命令作取樣的動作。因此在實作及模擬當中我們均設定取 樣時間點為本節所描述的時刻取樣。雖然MDFQM 在輸入電壓命令時為三相電壓命令同 時輸入至演算法則裡計算出最適當的開關狀態，但其經由閉迴路電流控制後與 SPWM 一樣，在閉迴路電流控制下其等效的模型均可以看為單相各自獨立作電流控制。下節將 會提到另一種電流控制方法其精神與SPWM 及 MDFQM 最大的不同在於三相電流並不 是直接各相獨立控制。