在通过电流钳观察电机电流的时候,会发现一种现象,就是相电流波形波峰的附近总是存在一定的毛刺,这种毛刺在大功率平台上更加明显,甚至导致电机振动?其波形如下图所示:

电流波形的异常与电压的变化是分不开的,电流的纹波其实要回到电压矢量实现过程,即PWM发波的角度去理解,在进行交流电流控制的时候实际上是通过8个基础电压矢量进行的。
不同矢量对应的电流变化是不同的,总结如下:
000  对应电流变化 A相上升(斜率小)、B相下降(斜率大)、C相上升(斜率大)
001  对应电流变化 A相下降(斜率大)、B相下降(斜率小)、C相上升(斜率大)
010  对应电流变化 A相下降(斜率小)、B相上升(斜率大)、C相下降(斜率小)
011  对应电流变化 A相下降(斜率大)、B相上升(斜率小)、C相上升(斜率大)
100  对应电流变化 A相上升(斜率大)、B相下降(斜率小)、C相下降(斜率大)
101  对应电流变化 A相上升(斜率大)、B相下降(斜率大)、C相上升(斜率小)
110  对应电流变化 A相上升(斜率小)、B相上升(斜率小)、C相下降(斜率大)
111  对应电流变化 A相上升(斜率小)、B相下降(斜率大)、C相上升(斜率大)
其中有效电压矢量是固定的变化,但是零矢量的变化会根据衔接的有效电压矢量的不同而变化。
以B相为例,
假设需要B相电流上升,在分配矢量时,主要以010+110的结构为主,其中010会使得B相电流大幅上升,110会使得B相电流小幅上升。

而到了B相的波峰了,就需要B相电流开始下降了,主要以100+110的结构为主,其中100会使得B相电流小幅下降,110会使得B相电流小幅上升。这个一升一降就造成了波峰出现了尖刺。

当开关频率较低时,上升时间长,下降时间也长,所以这个尖刺就幅值大,频率慢。当开关频率较高时,上升时间短,下降时间短,因此尖刺的幅值小,频率快。这也是为什么开关频率低了毛刺大,开关频率高了毛刺变小的原因。

另外,电机电感的大小决定了电流变化率,也就是决定了单位时间电压矢量作用下电流变化的大小,因此当电感越小时,即使上升时间不变,这个尖刺的幅值也会较大。相对小功率电机,大功率电机的电感更小,开关频率更低,因此这种尖峰多在大功率的电机电流波形中更为明显。小功率电机也有,但是由于开关频率高,电感大,这种尖峰的就比较小,影响也较小。
另外,为什么要是010和110组合 ,再变成100和110的组合?
那就是随着电压矢量相位变化导致的电压矢量分配的问题了。根据SVPWM的矢量合成原则,用相邻的两个矢量合成目标电压矢量。相位为0-60°是100和110之间组合,相位为60°-120°是010和110之间组合,相位为120-180度是010和011之间组合,这个就是矢量相位决定的分配了。

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