Đồ án Thiết kế bộ biến tần điều khiển động cơ xoay chiều 3 pha sử dụng IGBT

Đề tài : số33 ThiÕt kÕ bé biÕn tÇn ®iÒu khiÓn ®éng c¬ xoay chiÒu 3 pha sö dông IGBT.tham sè ®éng c¬ U= 380VAC , P=10kw, f=0- 120Hz, cos(=0.82 §iÒu khiÓn theo luËt U/f Lời nói đầu Trong những năm gần đây, lĩnh vực điều khiển và truyền động điện đã phát triển mạnh mẽ. Đặc biệt với sự phát triển của khoa học kĩ thuật điện tử tin học nói riêng đã khai thác tất cả các ưu điểm nổi bật vốn có của động cơ không đồng bộ và động cơ một chiều. Với đồ án này em đã nêu ra một khía cạnh nhỏ trong lĩnh vực điều khiển động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc. “Thiết kê biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ” Nội dung các chương mục như sau : Chương 1 : Tổng quan về công nghệ. Giới thiệu về động cơ không đồng bộ, các hệ thống biến tần.Chương 2 : Tính chọn mạch công suất. Mạch động lực, đi sâu vào nguyên lí làm việc của hệ thống thiết bị cũng như các phương pháp tính chọn mạch và bảo vệ mạch. Chương 3 : Thiết kế mạch điều khiển . Ứng dụng của kĩ thuật xung số để điều khiển hoạt động của mạch Chương 4 : Kết qủa Ứng dụng bằng phần mềm để mô phỏng hệ thống và hiện thực hoá nó trên phần cứng Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa điện đã tận tình chỉ bảo trong thời gian làm đề tài. Hải Phòng , Ngày Tháng Năm 2008 Mục Lục Chương 1 : Tổng quan về công nghệ §1. Sơ lược về động cơ không đồng bộ Cấu tạo Đặc điểm Nguyên lí họat động Các đại lượng đặc trưng và phương trình cơ bản §2. Tổng quan về các hệ thống biến tần Khái niệm Phân loại. Biến tần nguồn áp. Biến tần gián tiếp nguồn áp §3. Phần tử bán dẫn công suất lớn IGBT Cấu tạo Nguyên lí hoạt động Chế độ đóng ngắt. Vùng làm việc an toàn Bảo vệ §4. Điều chỉnh và nâng cao chất lượng bộ điều khiển. Nhắc lại về phương pháp biến tần cổ điển. Biến tần đa bậc Phương pháp điều biến độ rộng xung PWM Phương pháp véc tơ không gian SVM Chương 2:Tính chọn mạch công suất (mạch động lực) §1. Lựa chọn mạch công suất phù hợp. §2. Mạch nghịch lưu . Tính chọn các Van IGBT. Tính chọn Điôde. Tính chọn tụ C. §3. Mạch lọc. Một số mạch Lọc đã biết. Tính chọn mạch lọc. §4. Mạch chỉnh lưu. Tính chọn DIODE Tính chọn máy biến áp Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển §1. Giới thiệu các khâu điều khiển cần thiết. Mạch lái Mạch cách ly Mạch giao tiếp với máy tính Mạch điều khiển §2.Tính toán phần cứng khâu điều khiển. §3.Lập trình phần mềm cho khối điều khiển. Chương 4: Kết qủa §1. Ghép nối thàn sơ đồ hoàn chỉnh §2. Mô phỏng bằng phần mềm §3. Phần cứng Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ §1. Sơ lược về động cơ không đồng bộ Cấu tạo.
Phần tĩnh (Stato) Vỏ máy : Thường làm bằng gang. Đối với máy có công suất lớn (1000 kW), Thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ. Vỏ máy có tác dụng cố định và bảo vệ, không dùng để dẫn từ. Lõi sắt : Được làm bằng thép lá kĩ thuật điện dày : 0.35mm đến 0.5 mm ghép lại. Vì lõi sắt là phân từ, đồng thời từ trường đi qua lõi sắt là từ trường xoay chiều, nhằm giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên mỗi lá thép kĩ thuật điện đều có phủ lớp sơn cách điện. Mặt trong của lõi thép có xẻ rãnh để đặt dây quấn. Dây quấn : Được đặt vào các rãnh của lõi sắt và cách điện tốt với lõi sắt. Dây quấn stato gồm có ba cuộn dây đặt lệch nhau 120º điện. Phần quay (Rôto) Trục : làm bằng lõi thép để đỡ lõi sắt rô to. Lõi sắt : gồm các lá thép kĩ thuật điện giống như ở phần stato. Lõi sắt được ép trực tiếp lên trục. Bên ngoài có xẻ rãnh để đặt dây quấn. Dây quấn Rô to: Gồm hai loại Rô to kiểu dây quấn: Rô to kiều lồng sóc : Khe hở : của động cơ đồng bộ rất nhỏ (0.2mm đến 1mm). Do dó rôto là một khối tròn nên rô to rất đều. Đặc điểm Cấu tạo đơn giản Đấu trực tiếp với điện lưới xoay chiều 3 pha. Tốc độ quay của rô to nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay của stato n < n1 . Trong đó : N : tốc độ quay của rô to N1: tốc độ quay của từ trường quay Nguyên lí làm việc. Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều 3 pha, trong động cơ sẽ sinh ra một từ trường quay. Từ trường này quét qua các thanh dẫn rôto, làm cảm ứng trên dây quấn rôto một sức điện động e2, từ đó sinh ra dòng điện i2 chạy trong dây quấn rô to. Dòng điện i2 tác động tương hỗ với từ trường stato tạo ra lực điện từ trên dây dẫn rôto và mômen quay làm cho rô to quay với tốc độ n theo chiều quay của từ trường. Tốc độ quay của rôto n luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay Stato n1. Có sự chuyển động tương đối giữa rôto và từ trường quay stato duy trì được dòng điện i2 và môment. Vì tốc độ của rôto khác với tốc độ của từ trường quay stato nên gọi là động cơ không đồng bộ Các đại lượng đặc trưng và phương trình cơ bản Hệ số trượt : để biểu thị mức độ đồng bộ giữa tốc độ quay của rô to n và tốc độ quay của từ trường quay n1.



Sức điện động Khi rôto đứng yên :
Khi rôto chuyển động :
Trong đó : K2 : Hệ số cuốn dây f20 = f1 f2s = s * f1 W2 : số vòng dây Φm : Từ thông Công suất Công suất điên đưa vào :
Tổn hao điện từ :
Tổn hao sắt :
Công suất điện từ :
= P1 -
-
Tổn hao do dây quân rô to :
Công suất cơ ở trục :
=
-
Tổn hao do ma sát :
Công suất cơ đưa ra :P2 = P’2 -
P2 =
-
-
-
-
-
Hiệu suất :
(0.8, 0.9) Các phương trình cơ bản Phương trình đặc tính cơ điện

Với :
Phương trình đặc tính cơ
Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ: Ảnh hưởng của điện áp lưới Môment tỷ lệ theo bình phương điện áp Hê số trượt vẫn không thay đổi Ảnh hưởng của điện trở, điện kháng mạch stato Môment tỷ lệ nghịch với điện trở, hay điện kháng Hệ số trượt tỷ lệ nghịch với điện trở, hay điện kháng Ảnh hưởng của số đôi cực p. Khi thay đổi số đôi cực p thì tần số lưới thay đổi, dẫn đến tốc độ cũng thay đổi Ảnh hưởng tần số. Quy tắc điều chỉnh giữ cho khả năng quá tải không đổi.

Luật điều khiển giữ cho Môment không đổi : M=const
Luật điều khirn giữ cho công suất không đổi :P=const
§2. Tổng quan về các hệ thống biến tần Khái niệm. Biến tần là thiết bị tổ hợp các linh kiện điện tử thực hiện chức năng biến đổi tần số và điện áp một chiều hay xoay chiều nhất định thành dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển được nhờ khoá điện tử Phân loại Biến tần trực tiếp: Còn gọi là biến tần phụ thuộc. Thường gồm các nhóm chỉnh lưu điều khiển mắc song song ngược, cho xung lần lượt hai nhóm chỉnh lưu trên ta có thể nhận được dòng điện xoay chiều trên tải. Như vậy điện áp xoay chiều U1(f1) chỉ cần qua một van là chuyển ngay ra tải với U2(f2) Tuy nhiên, đây là loại biến tần có cấu trúc sơ đồ van rất phức tạp chỉ sử dụng cho truyền động điện có công suất lớn, tốc độ làm việc thấp. Vì việc thay đổi tần số f2 khó khăn và phụ thuộc và f1. Ví dụ
 Biến tần gián tiếp: Còn gọi là biến tần độc lập. Trong biến tần này đầu tiên điện áp được chỉnh lưu thành dòng một chiều. Sau đó qua bộ lọc rồi trở lại dòng xoay chiều với tần số f2 nhờ bộ nghịch lưu độc lập (quá trình thay đổi f2 không phụ thuộc vào f1). Việc biến đổi hai lần làm giảm hiệu suất biến tần Tuy nhiên việc ứng dụng hệ điều khiển số nhờ kĩ thuật vi xử lí nên ta phát huy tối đa các ưu điểm của biến tần loại này và thường sử dụng nó hơn. Ví dụ :
 Phân loại biến tần gián tiếp Do tính chất của bộ lọc nên biến tần gián tiếp lại được chia làm hai loại Biến tần gián tiếp nguồn áp : Là loại biến tần mà nguồn tạo ra điện áp một chiều là nguồn dòng, dạng của dòng điện trên tải phụ thuộc và dạng của dòng điện của nguồn, còn dạng điện áp trên tải phụ thuộc và các thông số của tải quy định. Biến tần gián tiếp nguồn dòng : Là loại biến tần mà nguồn tạo ra điện áp một chiều là nguồn áp, dạng của điện áp trên tải phụ thuộc và dạng của điện áp của nguồn, còn dạng dòng điện trên tải phụ thuộc và các thông số của tải quy định So sánh hai loại biến tần: Trong bộ biến tần nguồn dòng, khi hai khoá bán dẫn trong cùng một nhánh của bộ nghịch lưu cùng dẫn (do kích nhầm hoặc do chuyển mạch), dòng ngắn mạch qua hai khoá được hạn chế ở mức cực đại. Trong bộ biến tần nguồn áp, việc này có thể gây ra sự cố ngắn mạch làm hỏng khoá bán dẫn. Do đó có thể xem biến tần nguồn dòng làm việc tin cậy hơn biến tần nguồn áp. Do mạch chỉnh lưu tạo nguồn dòng có thể hoạt động ở chế độ trả năng lượng về nguồn, bộ biến tần nguồn dòng có thể làm việc hãm tái sinh. Với bộ biến tần nguồn áp, việc hãm tái sinh muốn thực hiện cần thêm vào hệ thống một cầu chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn. Trong trường hợp mất nguồn lưới khi đang hoạt động, bộ biến tần nguồn áp có thể hoạt động ở chế độ hãm động năng, nhưng bộ biến tần nguồn dòng không thể hoạt động ở chế độ này khi đó. Bộ biến tần nguồn dòng được sử dụng cuộn kháng L khá lớn trong mạch chỉnh lưu tạo ra nguồn dòng, điều này làm đáp ứng quá độ của hệ thống chậm hơn so với bộ biến tần nguồn áp kiểu PWM. Với bộ biến tần nguồn áp, dễ dàng áp dụng kĩ thuật PWM để điều khiển đóng ngắt các khoá bán dẫn. Kĩ thuật PWM cho phép giảm tổn thất do sóng hài bậc cao gây nên trên động cơ, không gây ra môment đạp làm rung động cơ ở tốc độ thấp. Tuy nhiên, kĩ thuật điều chế kiểu PWM khó áp dụng cho biến tần nguồn dòng, nếu có cũng chỉ áp dụng cho tần số hoạt động thấp. Khi hoạt động với nguồn cấp là DC bộ biến tần nguồn áp nhỏ gọn và rẻ tiền hơn so với biến tần nguồn dòng thường cồng kềnh do phải sử dụng cuộn kháng L lớn và các tụ chuyển mạch có giá trị cao. Dải điều chỉnh biến tần nguồn dòng thấp hơn dải điều chỉnh của biến tần nguồn áp. Cấu trúc của bộ biến tần nguồn áp Bộ biến tần nguồn áp có ưu điểm là tạo ra dạng dòng điện và điện áp sin hơn, dải biến thiên tần số cao hơn nên được sử dụng rộng rãi hơn. Bộ biến tần nguồn áp có hai bộ phận riêng biệt. Phần động lực: Bộ phận chỉnh lưu: có nhiệm vụ biến đổi dòng xoay chiều có tần số f1 thành dòng điện một chiều. Bộ lọc : cho phép thành phân một chiều của mạch động lực đi qua và ngăn chặn các thành phân xoay chiều. Nó có tác dụng san bằng điện áp tải khi chỉnh lưu. Bộ nghịch lưu:Là bộ phận rất quan trọng của bộ biến tần, nó biến đổi dòng điện một chiều được cung cấp từ bộ chỉnh lưu thành dòng điện xoay chiều có tần số f2. Phần điều khiển Là bộ phận không thể thiếu quyết định sự làm việc của mạch động lực, để đảm bảo yêu cầu về tần số, hình dáng điện áp ra của bộ biến tần đều do mạch điều khiển quyết định. Bộ điều khiển thông thường gồm 3 phần Khâu phát xung chủ đạo : là khâu tự dao động tạo ra xung điều khiển đưa đến bộ phận phân phối xung điều khiển đến từng trazitor. Khâu này đảm nhận điều chỉnh xung một cách dễ dàng, ngoài ra còn có thể đảm nhận chức năng khuếch đại xung. Khâu phân phối xung: làm nhiệm vụ phân phối các xung điều khiển vào khâu phát xung chủ đạo Khâu khuếch đại trung gian: có nhiệm vụ khuếch đại xung nhận được từ bộ phân phân xung đưa đến đảm bảo kích thích mở van: Ngày nay với sự phát triển của kĩ thuật vi điều khiển. Cấu trúc bộ điều khiển đã có sự thay đổi. Điều này sẽ đượ nói kĩ ở phần sau §3. Phẩn tử bán dẫn công suất lớn IGBT. Giới thiệu. Transistor có cực điều khiển cách ly(Insulated Gate Bipolar Transistor),hay IGBT là một linh kiện bán dẫn công suất 3 cực được phát minh bởi Hans W. Beck và Carl F. Wheatley vào năm 1982.IGBT kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của transistor thường. Mặt khác IGBT cũng là phần tử điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu sẽ cực nhỏ. Cấu tạo nguyên lý hoạt dộng Về cấu trúc bán dẫn, IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là có thêm lớp nối với collector tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa emiter( tương tự cực gốc) với collector(tuơng tự với cực máng), mà không phải là n-n như ở MOSFET . Vì thế có thể coi IGBT tương đương với một transistor p-n-p với dòng base được điều khiển bởi một MOSFET. Dưới tác dụng của áp điều khiển Uge>0, kênh dẫn với các hạt mang điện là các điện tử được hình thành, giống như ở cấu trúc MOSFET.Các điện tử di chuyển về phía collector vượt qua lớp tiếp giáp n-p như ở cấu trúc giữa base và collector ở transistor thường,tạo nên dòng Collector.


Quá trình đóng cắt Do có cấu trúc đặc thù mà điện áp thuận giữa C và E trong chế độ dẫn ở dòng IGBT thấp hơn so với ở MOSFET. Tuy nhiên cũng do cấu trúc này mà thời gian đóng cắt của IGBT chậm hơn so với MOSFET, đặc biệt là khi khoá lại.
Vùng làm việc an toàn Vùng làm việc an toàn được thể hiện dưới dạng đồ thị quan hệ giữa điện áp và giá trị dòng điện lớn nhất mà phần tử có thể hoạt động được trong mọi chế độ, khi dẫn, khi khóa, cũng như trong các quá trình đóng cắt. SOA của IGBT được biểu diễn ở hình bên. Ở hình đầu tiên biểu diễn khi điện áp đặt lên cực điều khiển và emitor là dương và hình thư hai thì điện áp này là âm. Khi điện áp điều khiển dương, SOA có dạng hình chữ nhật với góc hạn chế ở phía trên, bên phải, tương ứng với chế độ dòng điện và điện áp lớn. Điều này có nghĩa là khi chu kì đóng cắt càng ngắn, ứng với tần số làm việc càng cao thì khả năng đóng cắt công suất càng suy giảm. Khi đặt điện áp điều khiển âm lên cực điều khiển và emitor, SOA lại bị giới hạn ở vùng công suất lớn do tốc độ tăng điện áp quá lớn sẽ dẫn đến xuất hiện dòng điện lớn đưa vào vùng p của cực điều khiển, tác dụng giống như dòng điều khiển làm IGBT mở trở lại như tác dụng đối với cấu trúc của thyristor. Tuy nhiên khả năng chịu đựng tốc độ tăng áp ở IGBT lớn hơn nhiều so với ở các phần tử bán dẫn công suất khác . Giá trị lớn nhất của dòng cho phép collector cho phép Icm được chọn sao cho tránh được hiện tượng chốt giữ dòng, không khóa lại được, giống như ở thyristor. Hơn nữa, điện áp điều khiển lớn nhất Uge cũng phài được chọn để có thể giới hạn được dòng điện Ice trong giới hạn lớn nhất cho phép này trong điều kiện sự có ngắn mạch bằng cách chuyển đổi bắt buộc từ chế độ bão hòa sang chế độ tuyến tính. Khi đó dòng Ice được giới hạn không đổi, không phụ thuộc vào điện áp Uce lúc đó. Tiếp theo IGBT phải được khóa lại trong điều kiện đó, càng nhanh càng tốt để tránh phát nhiệt quá mạnh . Tránh được hiện tượng chốt giữ dòng bằng cách liên tục theo dõi dòng collector là điều cần thiết khi thiết kế IGBT. Yêu cầu với tín hiệu điều khiển IGBT là phần tử điều khiển bằng điện áp, giống như MOSFET, nên yêu cầu điện áp có mặt liên tục trên cực điều khiển và emitơ để xác định chế độ khoá, mở. Mạch điều khiển cho IGBT có yêu cầu tối thiểu như được biểu diễn qua sơ đồ sau:
Vấn đề bảo vệ IGBT Thông thường IGBT được sử dụng trong những mạch đóng cắt tần số cao, từ 2 đến hàng chục kHz. Ở tần số đóng cắt cao như vậy, những sự cố có thể phá hủy phần tử rất nhanh và dẫn đến phá hỏng toàn bộ thiết bị. Sự cố thường xảy ra nhất là quá dòng do ngắn mạch từ phía tải hoặc từ các phần tử có lỗi do chế tạo hoặc lắp ráp. Có thể ngắt dòng IGBT bằng cách đưa điện áp điều khiển về giá trị âm. Tuy nhiên quá tải dòng điện có thể đưa IGBT ra khỏi chế độ bão hòa dẫn đến công suất phát nhiệt tăng đột ngột, phá hủy phần tử sau vài chu kỳ đóng cắt. Mặt khác khi khóa IGBT lại trong một thời gian rất ngắn khi dòng điện rất lớn dấn đến tốc độ tăng dòng quá lớn, gây quá áp trên collector, emiter, lập tức đánh thủng phần tử. Trong sự cố quá dòng, không thể tiếp tục điều khiển IGBT bằng những xung ngắn theo qui luật như cũ, cũng không đơn giản là ngắt xung điều khiển để dập tắt dòng điện được. Có thể ngăn chặn hậu quả của việc tắt dòng đột ngột bằng cách sử dụng các mạch dập RC (snubber circuit), mắc song song với các phần tử. Tuy nhiên các mạch dập có thể làm tăng kích thước và giảm độ tin cậy của thiết bị. Giải pháp tối ưu được đưa ra là làm chậm lại quá trình khóa của IGBT, hay còn gọi là khóa mềm (soft turn-off) khi phát hiện có sự cố dòng tăng quá mức cho phép. §4. Điều chỉnh và nâng cao chất lượng điện áp của Bộ biến đổi Nhắc lại về phương pháp điều chế cổ điển (điều khiển 6 nấc) Nghịch lưu áp ba pha được ghép từ 3 sơ đồ nghịch lưu một pha có điêm trung tính. Để đơn giản hoá nghiên cứu ta giả thiết. Van lý tưởng đóng mở tức thì. Nguồn có nội trở nhỏ vô cùng và dẫn điện theo hai chiều Van động lực cơ bản (T1, T2, T3, T4, T5, T6) làm việc với chế độ dẫn điện
=180. Za = Zb = Zc. Các Điốt. D1, D2, D3, D4, D5, D6 làm chức năng trả năng lượng về nguồn . Tụ C đảm bảo nguồn là nguồn áp và để tiếp nhận năng lượng phản kháng từ tải. Như vậy T1,T4 lệch nhau 180 để tạo ra pha A. Như vậy T3,T6 lệch nhau 180 để tạo ra pha B. Như vậy T5,T2 lệch nhau 180 để tạo ra pha C. Các pha lệch nhau 120. Giá trị hiệu dụng của điện áp pha là :
Suy ra:


Khi khai triển Fourier ta có biên độ sóng hài cơ bản là :
Phương pháp điều biến độ rộng xung ( PWM 1: Pulse Width Modules) Chỉ số điều chế : là tỉ số giữa biên độ V1m của thành phần cơ bản (Hài bậc 1) của áp ra bộ nghịch lưu được khảo sát và biên độ thành phần cơ bản của áp ra khi điều khiển 6 nấc thang.
Điều chế độ rộng xung một pha Phương pháp so sánh áp chuẩn hình sinh (sóng điều chế) Uvef tần số Fo và sóng mang Uc tần số Fc để có luật đóng ngắt các nhánh cầu nghịch lưu. Chỉ số điều chế m trở nên phi tuyến khi Vpm >Vrm (khi biên độ sóng mang lớn hơn sóng điều chế). Hệ thống chỉ tuyến tính khi m < 0.785 Điều chế độ rộng xung ba pha
Phương pháp điều biến độ rộng vector ( PWM 2, hay còn gọi là SVM : Space Vector Modules) Khái niệm về véc tơ không gian Vector không gian của áp ba pha : là cơ sở của kĩ thuật điều chế vector không gian, mô tả hoạt động hệ thống ba pha dưới dạng véctor. Ta có các nhận xét sau: Hệ ba pha hình sin đối xứng Vm*sin(wt), Vm*sin(wt - 120), Vm*sin(wt + 120) có thể biểu diễn bằng vector V quay góc w Nghịch lưu 6 nấc thang có thể biểu diễn bằng bộ 6 véctơ mô tả trạng thái của các van trong bộ nghịc lưu. Nhận thấy áp ra được miêu tả bằng véctơ không gian có biên độ không đổi, quay gián đoạn, di chuyển nhảy cấp (6 cấp) làm sóng hài bậc cao có biên độ lớn.

Kỹ thuật điều chế rộng xung hình sin (đã nêu ở trên)với tần số sóng mang là Fc= N* Fo, hệ thống gồm N véctơ trạng thái nằm trên đường tròn có bán kính thay đổi theo điện áp ra mong muốn. Kĩ thuật điều chế rộng xung vecto không gian là mô tả các vector trạng thái này theo các véctơ của nghịch lưu sáu nấc thang. Để có được biên độ áp ra mong muốn, ta bổ sung thêm hai trạng thái tương ứng với ba van S1,S3,S5 cùng đóng và cùng ngắt, tương ứng với hai véctơ V0 và V7 (có độ lớn bằng 0). Kết quả là chúng ta tạo được véctơ chuyển mạch V* (hay Vs).

Véc tơ chuuyển mạch V* Để tạo được véctơ chuyển mạch
có biên độ bằng V* bằng bộ nghịch lưu ba pha, ta có thể phân tích
thành 2 phần nằm trên 2 véctơ lân cận của nghịch lưu 6 nấc thang. Ví dụ như trên hình sau, véc tơ điện áp
có thể phân tích thành hai véctơ thành phần
,
nằm trên 2 véctơ lân cận
,



Gọi Ts là chu kì điều chế độ rộng xung, trong khoảng thời gian này, trung bình điện áp ra phải tương ứng với áp điều khiển. Từ biểu thức véctơ ta có :
Gọi tỷ số:
Suy ra ta có:


=
-
-
Trong khoảng thời gian T0/7 cần chọn véctơ V0 hoặc V7 sao cho số lần chuyển mạch là ít nhất. Tính toáng thời gian Ts Ta có các thông số sau : Tần số điện áp ngõ ra định mức của bộ nghịch lưu: Fout Tần số đóng cắt của bộ nghịch lưu tại tần số ngõ ra định mức Fpwm Trong mỗi một chu kì của điện áp ra cứ mỗi 60% ta có một sector Số lần lấy mẫu trong mỗi một sector được gọi là x Ta có
Để cho số lần chuyển mạch là ít nhất ta chọn x chia hết cho 2: Trường hợp x = 2. Ta có Giản đồ trong Sector1
Trường hợp x = 4 Giản đồ trong Sector1
Biểu đồ hiển thị sự đóng ngắt các van trong một chu kì





Chỉ số điều chế Điều kiện để các tính toán có ý nghĩa thì Tc > Ta +Tb, tương ứng ứng véctơ V* nằm trong hình lục giác đều cạnh là V. Suy ra biên độ áp điều khiển cực đại V* là : V*=2/3 Vdc cos(PI/6) =0.577Vdc Suy ra chỉ số điều chế : m = 0.907 Biến tần đa bậc Về cơ bản biến tần đa bậc gồm dãy các linh kiện bán dẫn công suất và các nguồn áp phụ thuộc và bậc của biến tần. Thuận lợi của biến t