电压型三相pwm仿真

1、4.2仿真模型及参数系统参数的选取系统仿真参数的选取是系统仿真的重要环节，根据前面的理论分析具 体参数选取如下三相对称电网线电压380v频率为50HZ交流侧输入电 感电量选取为40mH直流侧电容2350uF，直流侧给定电压为650v， 额定功率选取为12Kw阻性负载分别为和350和200，开关频率设 置为 15000Hz。系统模型的建立根据以上分析和参数设定，仿真总体结构图如图4-1所示，它由硬件 电路模块和和软件控制模块组成两大部分组成，其中硬件电路模块又 包含三相对称电网电源模块、交流侧电感模块、三相半桥桥臂模块、 直流侧电容模块、负载模块等组成。控制模块对整个控制系统至关重 要，控制模块

2、的优劣直接决定三相PWM整流器的整体性能，下面重 点介绍控制模块及其内嵌的各个子模块。nnUM图4-1仿真总体结构图1.控制模块的总体结构图如图4-2所示，封装在图4-1中黄色模块，其由三相电压型PWM整流器电压控制器模块、空间矢量模块和经过DQ变换的电流控制组成。图4-2控制模块的总体结构图三相电压型PWM整流器电压控制模块：电压控制模块仿真图 如图4-3所示，其封装在图4-2中绿色模块中。所谓的电压控制模 块即滑模控制计算单元，主要是实现滑模控制算法，其中直流侧 电压ud、电流i0。以及直流给定电压ud*(ud* = 650v)作为输入 量，而输出量则为限幅后的电流指令id*。painlW

3、1I mamil D&l珂图4-3三相电压型PWM整流器电控制模块空间矢量控制模块又由扇区判断模块、矢量作用时间计算模 块、各矢量作用时间计算模块、运算转换以及时间饱和判断模块 和PWM波形成单元模块组成。其仿真结构图如图4-4所示，其封 装在图4-2蓝色模块中。主要作用是调制生成PWM波。图4-4空间矢景控制模块扇区判断判断模块仿真图如图4-5所示，其封装在图4-4橙色 模块中，主要作用是根据电伍指令对电压矢量所在扇区进行判断图4-5扇区判断模块CE Vtlfll?各矢量作用时间计算模块仿真图如图4-6所示其封装在图4-4 粉色模块中，其作用是对各个非零矢量的作用合成时间进行计算， 并对相应

4、矢量的作用时间T1,T2进行相应赋值。图各矢景作用时问计算模块GsiniGam2Ms.llipOriMulliporl SwCch图4-6各矢景作用时间计算模块运算转换以及时间饱和判断模块仿真图如图4-7所示，其封装 在图4-4紫色模块中，其主要作用是对于各矢量作用时间之间进行运算的切换并防止系统在动态调节过程中各个变量出现变化的情况下，系统做出超调或过调的现象。图4-7运算转换以及时闻饱和判断时间切换模块仿真图如图4-8所示，其封装在图4-4红色模块中，其主要作用是给PWM波提供时间量。图4-8时间切换模块PWM波形成单兀模块仿真图如图4-9所示，其封装在图4-4 红色模块中，其主要作用是根

5、据前面的一系列运算之后由时间生 成PWM波形单元，三角波相当于载波，运算时间经过与载波的比 较，再进行逻辑运算生成PWM波形。图4-9 PWM波形成单元模块3)DQ变换的电流控制，其封装在图4-2蓝色模块中，其主要是电流经过DQ左边变换后，实现电流的解稍控制，其仿真图如图4-10所示。* m,河1七1斗睥1叩寸:，1相r访中A= an IVa-iinw; 忱L此*膈枇网啊=王巧心初coem * V&_*fliYrt-2piraj口MW1 咀#心,W= 1旧18 协 + Ufe |图4-10 DQ变换的电流控制5. 3仿真结果及分析 5. 3. 1稳态仿真实验波形及分析稳态仿真分析主要作用是通过

6、对电流电压在稳态情况下波形和谐波的分析，来验证所设计的系统是否具有较好的静态性能即稳 态特性。本文中主要是仿真在额定负载情况下的电流电压的波形， 及对其是否能在单位功率因数运行和电流谐波进行了分析。额定 负载下A相电流电压波形如图4-11所示，图4-12位电流谐波。图4-11额定负载A相电流电稳态波形SlruchrB -图4-12 A相电流波形稳态谓波图rj-Rifrer nr i由图4-11额定负载A相电流电压稳态波形和图4-12A相电流波 形稳态谐波图可以看出电流电压基本同相位，可以实现单位功率因数运行即功率因数为1,通过对谐波的分析可以看出电流谐波 含量也比较低仅为1.88%，基本实现网

7、侧电流正弦化。山稳态分 析可以看出本文所设计的三相电压型PWM整流器系统静态性能 达到了设计要求。动态仿真实验波形及分析动态仿真分析主要作用是通过对三相电压型PWM整流器负载变 化情况下，电压电流的变化情况和系统的响应速度即调节时间的 长短来判断所设计的系统是否具有较好的动态性能和较高的鲁 棒特性。本文中主要是仿真了在额定负载突变到20Q前后的电 流电压的波形和由20Q负载突变到额定负载前后电压电流的变 化情况，判断系统的动态性能。图4-13为由负载20Q突变到额 定负载前后的电流波形；图4-14为额定负载突变到20Q前后的 电流波形；4-15为20Q负载由负载突变到额定负载前后的直流 电压波

8、形；图4-16额定功率下的直流输出电压波形。UU-“IicaaIi j L I . . . IJCC- I-3M- .m 00 aat qm1 FWiZlflFAM NKaIIQ C*i* OBrfirfi0t4rt UjtfZl1 IfiT用煽出目流唱压波形M蚊波也大破形图4-16额定功率下的直流输出电压波形由图4-13由负载20Q突变到额定负载前后的电流波形及图4-14 额定负载突变到20Q前后的电流波形可以看出，当负载发生较 大变化时，虽然电流会出现波动当会很快达到稳定状态，所设计 PWM整流器系统的动态响应很快且过度平滑，实现了软启动，并 且电压电流基本同相位即实现了单位功率因数运行；由图4-15 负载由20Q负载突变到额定负载前后的直流电压波形图可以看 出由于负载的突变，直流电压虽有较小的变化，但是变化量很小 而且调节的时间很短后就能达到稳定状态；由图4-16额定功率 下的直流输出电压波形可以看出额定功率下直流输出电压能够较为平滑的启动并没有明显的过冲现象出现，且可以