Los convertidores de modulación de ancho de pulso
SVM es una técnica que controla la conmutación de los dispositivos de potencia en un convertidor PWM en función de la posición y magnitud del vector de voltaje de referencia. SVM puede generar diferentes patrones o secuencias de conmutación, que pueden influir en el CMV y el ruido EMI del convertidor. SVM también puede lograr una mayor utilización de voltaje y una menor distorsión armónica que los métodos PWM convencionales.
Eine der Herausforderungen bei der Anwendung von SVM in PWM-Wandlern besteht darin, die richtige Balance zwischen der Reduzierung von CMV und EMI-Rauschen und der Aufrechterhaltung einer hohen Spannungsausnutzung und geringen harmonischen Verzerrung zu finden. Zukünftige Trends könnten die Entwicklung von fortgeschrittenen Modulationstechniken umfassen, die eine noch effizientere Rauschunterdrückung ermöglichen.
Space Vector Modulation (SVM) is a technique used to control the switching of power devices in a Pulse Width Modulation (PWM) converter based on the position and magnitude of the reference voltage or current vector. Additionally, adjusting the switching pattern can impact common-mode emissions and the switching loss of the power converter.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Gleichtaktstörung zu unterdrücken bzw. zu reduzieren. Bei Injektion von einem Zero-Sequence-Vector, der eine Gegenspannung darstellt, die zum Eleminieren der Störung beiträgt. Bei SVPWM werden nicht die Standard aktiven Vektoren ausgewählt, wie z.B. 0,7,1 and 2 im Sektor 1, sondern es wedren Vektoren von benachbarten Sektoren ausgewählt, die mathematisch die gleiche geometrische Summe ergeben, allerdings deren resultierende Spannung zum UNterdrucken der Gleichtaktspannung führt.
CMV es la diferencia de voltaje entre los terminales de salida del convertidor y la tierra. El CMV puede causar corrientes de rodamiento, degradación del aislamiento y corrientes de modo común en la carga. El CMV de un convertidor PWM depende del estado de conmutación de los dispositivos de potencia y de las capacitancias parásitas del convertidor y la carga. SVM puede reducir el CMV minimizando los cambios de estado de conmutación y seleccionando las secuencias de conmutación que tienen niveles de CMV cero o bajos.
In einem ideal isolierten System führt die Gleichtaktspannung zu keinem Stromfluss. Allerdings gibt es in der Praxis kapazitive Umladeströme, die durch die Isolation der Wicklung oder die Lager der verbundenen elektrischen Maschine entstehen. Um die tatsächliche Belastung zu analysieren, müssen die Impedanzverhältnisse des gesamten Systems berücksichtigt werden. Die Raumzeigermodulation (SVM) bietet insbesondere bei Mehrpunktwechselrichtern die Möglichkeit, durch die Auswahl spezifischer Schaltvektoren die Gleichtaktbelastung zu minimieren.
indem man einen Zero-Vector einführt, dessen Frequenz und Amplitude zur Unterdrucken der Gelichtaktspannung beiträgt. Dies kann in Abhängigkeit vom aktuellen Sektor und Schaltmuster erfolgen.
El ruido EMI es la radiación electromagnética no deseada que puede interferir con otros dispositivos o circuitos. El ruido EMI se puede clasificar en ruido de modo diferencial y ruido de modo común, dependiendo de la fuente y la trayectoria del ruido. El ruido de modo diferencial es causado principalmente por la conmutación de alta frecuencia de los dispositivos de potencia y las inductancias parásitas del convertidor y la carga. El ruido de modo común es causado principalmente por el CMV y las capacitancias parásitas del convertidor y la carga. SVM puede reducir el ruido EMI minimizando la frecuencia de conmutación y la tasa de cambio de voltaje y corriente, y seleccionando las secuencias de conmutación que tienen bajos niveles de ruido de modo común.
La secuencia de conmutación SVM óptima es la que minimiza el CMV y el ruido EMI mientras mantiene el voltaje y la corriente de salida deseados. Existen diferentes criterios y métodos para elegir la secuencia de conmutación SVM óptima, como minimizar los cambios de estado de conmutación, minimizar la frecuencia de conmutación, minimizar la corriente de modo común, minimizar el espectro EMI u optimizar una función multiobjetivo. La elección de la secuencia de conmutación SVM óptima también puede depender del tipo y la topología del convertidor PWM, como convertidores de dos niveles, tres niveles o multinivel.
Die Schaltreinfolge kann je nach Optimierungsziel anderes ausgewählt werden: z.B. wenn die Schaltverluste minimiert werden sollen, dann wird die Schaltreinfolge so ausgewählt, dass minimale Schaltvorgänge stattfinden, das wird erreicht, in dem pro Schaltvorgang nur ein Schalter umgeschaltet wird. Sollte der Fokus auf die gleichmäßige Verteilung von Verlusten auf alle Haalbleiter-Schalter sein, dann wedren solche Schaltvorgänge wie DSVPWM mit kontineurlichen oder split PWM ausgewählt
Hay muchos tipos de secuencias de conmutación SVM, como vector activo, vector cero, vector adyacente, vector no adyacente, vector discontinuo o secuencias vectoriales continuas. Cada tipo de secuencia de conmutación SVM tiene diferentes ventajas y desventajas en términos de reducción de ruido CMV y EMI. Por ejemplo, las secuencias de vectores activos utilizan solo los vectores de voltaje activo para generar el voltaje de salida, lo que puede lograr una alta utilización de voltaje y una baja distorsión armónica, pero también altos niveles de ruido CMV y EMI. Las secuencias de vectores cero utilizan solo los vectores de voltaje cero para generar el voltaje de salida, que puede lograr bajos niveles de ruido CMV y EMI, pero también una utilización de bajo voltaje y una alta distorsión armónica.
SVM es una técnica potente y flexible que puede reducir el CMV y el ruido EMI de los convertidores PWM, pero también plantea algunos desafíos y oportunidades para una mayor investigación y desarrollo. Algunos de los desafíos incluyen la complejidad y el costo de cálculo de seleccionar e implementar la secuencia de conmutación SVM óptima, la compensación entre la reducción de ruido CMV y EMI y otros parámetros de rendimiento, como la eficiencia, la calidad de la energía y el estrés térmico, y la compatibilidad y robustez de SVM con diferentes topologías de convertidores, métodos de control y características de carga. Algunas de las tendencias futuras incluyen el desarrollo de nuevos algoritmos y estrategias SVM que pueden adaptarse a diferentes condiciones y objetivos operativos, la integración de SVM con métodos avanzados de modulación, como la modulación de densidad de pulsos o la modulación aleatoria de ancho de pulso, y la aplicación de SVM a tecnologías de conversión emergentes, como dispositivos de banda prohibida amplia o convertidores modulares.
Staying informed through technical platforms and research publications, professionals can keep up with these challenges and trends, driving advancements in SVM for PWM converters.