新闻中心

EEPW首页 > 模拟技术 > 设计应用 > PWM实现变频器电压频率和幅值的实时仿真

PWM实现变频器电压频率和幅值的实时仿真

作者:时间:2011-08-29来源:网络收藏

引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/187361.htm

  众所周知,最主要的部件是逆变器,早期的逆变器,比如三相桥式逆变器常采用6脉冲运行方式,其输出电压为方波或阶梯波,谐波含量很大。

  近年来,随着开关频率允许很高的全控型电力电子器件,如IGBT,GTR,IGCT等的问世,逆变器的控制大多被脉宽调制代替,其中以正弦波脉宽调制S 用得最多。的优点是可以同时完成调频、调压的任务,使输出电压中谐波含量极大地减少,此外由于开关频率高,所以有利于快速电流控制。在设计和研究时,最方便的方法,无疑是利用仿真工具,应该说经过近三十年发展起来的MATHWORKS公司的Matlab软件,特别是它提供的Simulink仿真工具,应是最佳选择之一,它是功能十分强大而齐全的仿真软件,有许多工具箱,用户可以从工具箱中取出所需的元器件,通过联接等操作,建立与实物相对应的数学模型,从而对它进行测试,所得仿真结果可供设计研究参考。

  在Simulink(7.04)工具箱中有电力系统SimPowerSystem的工具箱,为仿真提供了几乎所需的全部元器件,所以使用它们很容易进行仿真。文献[1]是这类仿真的一个范例,它对一个双PWM 交-直- 交逆变系统进行了仿真,即将1 000 Hz,500 V的三相交流电压转换为50 Hz,400V的三相交流电压,仿真时全部应用工具箱内的元器件,包括PWM发生器。

  应该指出在实际变频器的应用中,要求变频器输出的不是某个固定频率,而是频率、能变化的输出电压。例如双馈感应发电机(DFIG)转子侧的变频系统,随着风速及转子转速的变化,向转子侧供电的电流的大小和滑差频率也都要相应变化,这样从工具箱中取出的、具有固定输出频率和恒定电压的SPWM发生器就不能胜任,必须要由外部控制的SPWM发生器来实现,本文采用设计的PWM 发生器的外控单元,来实现变频器可变的输出的实时仿真。

  1 交-直-交变频器的结构类型

  图1为典型的交-直-交变频器原理图,主要由整流器Rectifier(可控或不可控),及直流侧电容器C,电压源逆变器VSI,以及用于控制的PWM发生器组成。实际中还可能有输入、输出侧滤波器(图1中未画出),此外图1上还表示出了三相电源及负荷电动机,这是一种比较典型的用法。

  

风力发电DFIG 用的向转子供电的变频系统原理图

  图2 表示了风力发电DFIG 用的向转子供电的变频系统原理图,除了电网(Ac Power Grid)和DFIG外,它主要由电网侧逆变器(Inverter on Grid Side)和转子侧逆变器(Inverter on Rotor Side)及各自连接的PWM发生器,和直流侧电容器C组成。当转子速度小于定子磁场的同步转速时,网侧逆变器工作于整流状态,转子侧逆变器工作于逆变状态,反之,当转子速度大于同步转速时,转子侧逆变器工作于整流状态,网侧逆变器工作于逆变状态,这种变频器工作时能量是双向流动的。因此图1类型的变频器己不适用。为维持直流电压稳定,通常给两台逆变器直流侧并接电容器C,构成电压源逆变器,图2中还备有滤波器(Filter),以保证进入转子电流波形为正弦波。

  对向DFIG转子供电的变频器的要求是,所供电流的频率和都是可变和可控的。

  2 变频器仿真用结构图

  图3为输出、幅值可变的变频器仿真用结构图,它代表PWM 控制的三相交-直-交变频系统。系统输入为三相50Hz的工频电源,经采用SPWM 整流器Universal Bridge1的整流,输出直流电压经电容器滤波,再进入可以外控和幅值的三相SPWM 逆变器Universal Bridge,逆变成交流,再经由L 和C1组成的滤波器滤波后,接到三相阻性负荷Load上。

  

变频器仿真用结构图

  此外还接有测量进线电流和负荷电压总畸变率THD的仪表,以及测量各点电气量波形的仪表、示波器Scope等。应该指出的是上述仿真用元器件均取自Simulink的SimPower Systems工具箱。

  在Sim Power Systems 工具箱中取出的PWM 发生器PWMGeneration存在着两种工作方式,即内部设定式和外部控制式。

  

pwm相关文章:pwm原理



上一页 1 2 3 下一页

评论


相关推荐

技术专区

关闭