SVPWM: Modulazione a Larghezza di Impulso a Vettore Spaziale
Oggi ti spiego cosa è la SVPWM, cioè la Modulazione a Larghezza di Impulso a Vettore Spaziale, una tecnica fondamentale nei controlli di motori elettrici, specialmente nei motori trifase brushless. Ti guiderò passo passo per capire come funziona e perché è meglio rispetto alle modulazioni PWM tradizionali.
Che cos’è la SVPWM?
SVPWM è un metodo per generare segnali PWM che controllano la tensione e la frequenza fornita a un motore. A differenza del PWM classico, SVPWM usa un modello vettoriale per rappresentare le tensioni trifase come un singolo vettore rotante nello spazio. Questo permette di utilizzare al massimo la tensione disponibile e ridurre le distorsioni.
Come funziona SVPWM? Te lo spiego con un esempio pratico
Immagina di avere un inverter trifase che deve fornire una tensione trifase variabile per pilotare un motore. Tradizionalmente, si modulano tre segnali PWM indipendenti, ma con SVPWM invece calcoliamo un vettore nello spazio bidimensionale (α-β) che rappresenta la combinazione delle tre tensioni. Questo vettore si muove all’interno di un esagono formato da sei vettori di commutazione (stati dell’inverter).
Prendiamo questo come esempio:
- Hai sei stati di commutazione per l’inverter, ognuno corrisponde a una coppia di transistor accesi/spenti.
- Il vettore spaziale risultante si trova in uno dei sei settori dell’esagono, a seconda del valore della tensione da applicare.
- Per ottenere la tensione richiesta, il vettore si scompone in combinazioni temporizzate di questi stati, facendo sì che il valore medio nel tempo sia quello voluto.
Perché usare SVPWM?
- Massimizza la tensione d’uscita: SVPWM permette di usare tutta la tensione DC disponibile, aumentando la tensione effettiva applicata al motore.
- Riduce le armoniche: genera segnali più vicini a un’onda sinusoidale pura, riducendo rumore e vibrazioni.
- Migliore efficienza e controllo fine della velocità del motore.
Tabella riassuntiva Stati e Vettori
In pratica, tu controlli quanto tempo ogni stato rimane attivo all’interno di un periodo di commutazione per ottenere un vettore risultante che varia nel tempo e produce la tensione desiderata.
Per calcolare il tempo di attivazione di ciascun vettore (T1 e T2) si usa la posizione angolare del vettore spaziale, con le formule basate su trigonometria. Così, puoi programmare l’inverter per riprodurre esattamente il segnale PWM necessario per far girare il motore come vuoi tu.
SVPWM si implementa facilmente con microcontrollori e DSP moderni, dove calcoli vettoriali e temporizzazioni sono fatti in tempo reale, permettendo un controllo molto preciso e dinamico.
Se ti interessa approfondire, potresti esplorare come la trasformazione Clarke e Park sono usate per passare dai segnali trifase al sistema α-β e dq, che sono fondamentali per la teoria alla base della SVPWM e controllo vettoriale.
Domani vedremo come integrare SVPWM con il controllo vettoriale (Field Oriented Control) per avere un controllo ancora più preciso della coppia e velocità del motore, argomento essenziale per applicazioni industriali avanzate.
