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1 概述 簡單系統可直接建立模型，并分析模塊之間的相互關系以及模塊輸入輸出關系。但對相對復雜的系統，Simulink包含多個模塊，使得各個模塊之間的相互關系非常復雜，不利于分析。為此，可將具有一定功能的模塊群進行封裝，用戶不必了解其內部結構，只需了解其功能和輸入參數即可。而且每個模塊可移植。仿真實驗平臺封裝的主要模塊包括：典型的單相整流器主電路，三相全控橋整流器主電路，檢測模塊(坐標變換)，脈沖產生模塊，控制模塊，測量模塊等。通過仿真得到三相可逆PWM整流器的主電路電感值、開關頻率等參數，并影響到輸入電流總諧波失真(THD)、電源功率因數以及系統輸出直流電壓，從而為實際設計確定主電路的參數提供可靠依據，對三相可逆PWM整流器設計具有實際意義。 2 模塊庫的建立 仿真平臺的建立是通過在Simulink Library Browser下面創建一個自己的模塊庫實現，新建庫名為kongde。用右鍵打開模塊庫，并將自己封裝的模塊添加到庫中。添加完所有模塊并保存之后，點擊Simulink Library Browser下面的kongcle，便顯示了該模塊庫中的所有模塊，如圖1所示。仿真時，只需將各個功能模塊從模塊庫中添加到模型文件中，設置相應的參數，并把各個功能模塊按照原理連接即可觀察結果。 3 模塊封裝 3．1 整流器主電路 所建的整流器主電路采用阻感負載。三相電壓型PWM整流器主電路如圖2所示。對于Simulink依據整流器的數學模型，采用開關函數微分方程組搭建模型，仿真運算速度較快。由于模塊庫對諸如IGBT的緩沖電路參數，開關延時等參數有細致建模，故而更接近真實情況，如圖3所示。 3．2 控制模塊 仿真時所用的控制模塊是基于空間電壓矢量的電流解耦控制算法，電流解耦控制模塊如圖4所示。 3．3 功率因數測量模塊 因數測量包括功率因數、基波位移因數、畸變因數、以及有功功率、無功功率、視在功率等。對于三相系統，如果三相電壓電流波形對稱，則有功功率為三相有功之和，無功功率為三相無功之和，如圖5所示。此模塊可測量三相系統功率因數，以及有功、無功、視在功率等。 4 基于仿真模塊的三相VSR系統的仿真 整個系統是由一個電壓環和2個電流環組成的雙內環單外環的雙環控制結構，電壓環不僅控制直流輸出電壓，并將電壓環調節器的輸出作為有功電流id的給定，無功電流iq的給定可以直接設為零。在電流電壓雙環系統中，作為內環的電流環直接決定著整個系統動靜態特性的優劣。整個系統的仿真模型如圖6所示，該系統包括主電路模塊、檢測模塊、電流解耦控制模塊、SVPWM模塊以及測量模塊。該模型中的主要模塊均從kongde模塊庫中添加，按照功能連接好相應模塊即可仿真。設置系統參數，具體參數如表l所示。 設置好參數后可對系統仿真。突增負載時交流側電壓、電流波形與直流側負載波形如圖7所示；突增負載時交流側三相電流波形如圖8所示；突減負載時交流側電壓電流波形與直流側負載波形如圖9所示；突減負載時交流側三相電流波形如圖10所示。 通過仿真結果可以看出：基于空間電壓矢量的電流解耦控制算法，使三相VSR在穩態時交流側電流波形對稱且為正弦，相電流與相電壓同相位，且直流側電壓穩定，負載突變時，電壓有一定波動，但很快在一個周波內跟上給定值，可見系統具有較強的魯棒性。通過測量可知，三相系統的功率因數近似為1，并測量其中一相的電壓、電流，測得基波位移因數以及畸變因數均近似為l。在暫態過程中，電流具有快速的跟隨性能，系統暫態過渡時間短。在負載突變發生時，都能保持正弦電流波形，并且保持高功率因數運行。三相VSR的基于空間電壓矢量的電流解耦控制，直流側電壓更穩定，紋波更小，功率因數較高。同時三相VSR亦可運行在單位功率因數逆變狀態。 5 結語 所建立的仿真平臺可提供一個更深入學習基本理論的機會，而不是僅限于書本知識，在仿真過程中。必然會碰到各種問題，通過改變各種參數來分析波形，從而分析參數對整個仿真系統的影響。仿真平臺有一定局限性，只對幾種常見的整流器進行封裝，同時有些參數固定，比如PWM周期(0．02 s)，若要改變周期，同時也得改變電源周期，這些還有待改進。 |
