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  • PFC双闭环控制仿真

    万次阅读 多人点赞 2018-05-24 22:07:51
    UPS电源中典型的单相PFC电路如下所示。PFC的目的就是让输入电流Is的相位跟踪输入电压Vs。理想的功率因数是1,优良的PFC电源在满载时功率因数能达到0.99以上。PFC电路包括一个典型的Boost电路。 BOOST电路遵守伏秒...

    1 PFC电路介绍

        PFC就是功率因数矫正(Power Factor Correct)的意思,就是要让输入电流尽量跟踪输入电压。UPS电源中典型的单相PFC电路如下图所示。PFC的目的就是让输入电流Is的相位跟踪输入电压Vs。理想的功率因数是1,优良的PFC电源在满载时功率因数能达到0.99以上。PFC电路包括一个典型的Boost电路。

        BOOST电路遵守伏秒平衡,当IGBT打开的时候,设占空比为d,则有:

       

    即有:

    其中

        Vin:L左端电压,即经过整流桥后的直流电压

        Vo:输出电压


    2 控制系统设计
    •     系统控制图


    如图,采样电感电压Vi,电感电流Vi,输出电压Vo,它们和直流电压Vo的参考输入360V一起作为控制器的输入。控制器的输出Yout作为发波模块的输入,发波模块输出Pwm信号直接去驱动IGBT。

    电路参数:

           滤波电感 L:550uH

            滞留电容C:4410 uF

            输出电阻:12欧姆

            输出功率:10kW

            采样周期Ts:    52us

    • 双闭环控制结构

        电压环Kp:    0.1

        电压环Ki:     50*Ts

        电流环Kp:    20

        电流环Ki:      100*Ts  

        采样量都扩大了10倍。发波PWM周期值是2604。

    •   占空比前馈

        控制器的上部分是占空比前馈。PFC电路典型的控制结构是用电压外环电流内环。此外,由于占空比有一下关系式:

        

    所以可以先设置一个占空比前馈,前馈就是(Vo-Vin)/Vo。设置反馈前馈,可以加快控制器的相应速度,减小控制超调,增加控制系统的稳定性。前馈原理就像1000米跑步,有人从起跑线跑步,跑到终点要1000米跑完都脚抽筋;有人有特权却从800米处开跑,跑到终点只用跑200米,相比前者跑得又快又轻松。

    • 电流参考输入

        电流环的电流参考输入I*=Vout*Vin/V

        其中Vout是电压环的输出,作为电流参考的幅值。Vin是输入电压采样,V是输入电压有效值,Vin/V就是输入电压的相位。这样可以保证输入电流和输入电压同相位,从而获得高功率因数。

    PWM发波模块

        PWM发波模块就是一个控制器的输入和三角波做一个减法,结果在输入一个Relay模块从而得到-1到1之间的脉冲。


    3 仿真结果

    • Scope1的结果,输出电压波形,黄色的线是360V的参考输入,蓝色是输出电压:


    直流电压波动部分放大看,可以看到波动幅值10V,波动频率100Hz。这是由于输入电压整流后变成100Hz的缘故。


    • 输入电压和输入电流,这是Scope3的结果,黄色是电压,蓝色电流


    • PWM占空比波形,是Scope2的结果。是比较经典的倒马鞍形。


    4 结论

        这种PFC控制方法可行。在实际中如果是单相输入单相输出,母线电压会呈现正弦波动,如果是三相输入三相输出,则母线电压会比较平滑。

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  • DAB的闭环控制

    2018-08-02 11:04:42
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    摘要:本文通过研究闭环调速系统的调节系统设计,来减小超调量的方法,用调节器的选型来进行优化处理,并且讨论了实现设计的不同情况的实验结果,着重介绍了第一种方案。同时在考虑不同驱动电路下的设计情况,分别构成的电路系统的主要特点以及实用性,也结合实际的生产设计情况选择最优的设计方案,联系国内外的研究现状结合自己的设计给出合理的设计,通过工程设计进行实验仿真,通过对不同选型下的参数整定来实现超调的合理范围调整。使用mat_lab的s_i_m_u_link进行仿真,使得仿真简洁,设计结构简单直观易懂,使用方便操作灵活。42755

    毕业论文关键词:mat_lab仿真; 调节器; 选型;双闭环;

    Abstract:The double closed loop DC speed regulating system , the method of the control system to cut down the overshoot, adjust the control to optimize the selection, and discussed the design and implementation of different experimental results, the paper focuses on the first program. Also take into account the different driving circuit design, circuit system, wherein the main characteristics and actual production design and practicality, to a reasonable design, simulation experiment by engineering design with the selection of optimal design and the domestic and foreign research status and their design, implementation is beyond the scope of a reasonable adjustment by selecting different parameters tuning. S_i_m_u_link using mat_lab simulation, simulation is very uncomplicated, simple and intuitive design, convenient to use, easy to operate.

    Key_Words:Mat_lab simulation;  regulator;  type selection;  double closed loop;

    目录

    第1章 绪     论1

    1.1双闭环调速系统的组成2

    1.1.1双闭环直流调速系统的原理2

    1.1.2转速电流双闭环控制的直流调速系统具有的显著特点即普遍特点4

    1.2调速系统的仿真设计方案5

    1.3.输出限幅PI调节器的作用和意义5

    1.3.1输出限幅PI调节器参数5

    1.3 .2输出限幅PI调节器具体构建6

    1.4 转速调节器电流调节器分别的作用6

    1.4.1 ASR转速调节器:6

    1.4.2 ACR电流调节器:7

    第2章    构建仿真7

    2.1设计整体思路7

    2.2 电流环的作用8

    2.2.1电流环的构建8

    2.3转速环的作用9

    2.3.1转速环的构建10

    2.4设计方案一:直流双闭环调速系统动态结构图仿真11

    2.4.1参数设计要求以及相应的整定11

    2.4.2典型I,II型系统的设计和不同的选择11

    2.4.3  PI调节器参数的相应整定16

    2.4.4仿真的结果以及分析20

    2.5设计方案二:使用power_system模块仿真22

    2.5.1仿真出的波形图和分析26

    第3章 总结归纳27

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  • 单相逆变器的闭环控制SIMULINK仿真

    热门讨论 2013-11-17 11:32:32
    基于MATLAB/SIMULIK的单相全桥逆变器,利用单闭环控制,实现输出电压的稳定,电流内环控制实现输入输出电压电流同相位。
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    电机在各种应用中,都是最广泛、最核心的存在。随着传统应用转变翻新、新兴应用层出不穷,这几年的电机界,如果不会FOC,都不好意思说自己是做电机的。八月底,在电堂联合ST举办的“STM32 TALK - 电机控制私享会”上,艾思科技作为STM32的深度合作伙伴,汇集梳理多年电机应用方面的知识、经验和技巧,为大家总结出下文。

    1、电机控制方案的分析与选择

    在永磁电机的无感控制策略中,主要有两大类:(1)无感方波控制;(2)无感FOC控制。

    先谈谈无感方波控制。在无感方波控制中,主要是利用反电动势过零点的方式来得到换相信号(反电动势过零点的信号与电机的换相信号在相位上相差30°电角度)。为了得到反电动势过零的信号,通常采用两种方式:(1)硬件比较器法;(2)软件端电压采样法。这两种方法的原理大致是相同的,都是将检测得到的端电压的值与电机中性点电压进行比较来得到反电动势过零点的信号。在无感方波控制中,该检测手段的好坏将决定了控制性能的好坏。但无感方波控制通常会伴随着噪声大、转矩脉动大等缺点,因此仅在一些对电机无感控制要求不是很高的场合中较为适用。

    无感FOC控制,主要是利用电机数学模型以及一些自动控制原理上的知识来实现电机的控制。在无感FOC的控制中,通常需要使用相应的观测器来实现对转子位置的间接得到。无感FOC常采用的控制策略有:(1)滑膜环观测器法;(2)隆伯格观测器法;(3)高频注入法等。

    滑膜观测器:利用自动控制原理中的滑膜变结构的控制原理来实现的。滑膜变结构实际上是变结构控制系统的一种控制策略,特点在于其控制的不连续性,在一定特性下迫使系统在规定的超平面上下做小幅度、高频率的运动,也就是我们常常讲到的“滑动模态”或“滑模”运动。此滑动模态与系统的参数和扰动无关,且可以设计,因此系统有很好的鲁棒性。

    隆伯格观测器:实质上是滑膜观测器的升维观测器,直接加入了反电动势观测量。

    高频注入法:利用的是电机的凸极效应来实现对转子位置的检测,该方法对电机的凸极效应要求较高,由于要注入高频通常会伴随着较大的电流啸叫声。

    目前,滑膜变结构的观测器策略已发展较为成熟,因此在目前的大多数无感FOC的控制中仍然采用滑膜观测器的方法对转子的位置进行检测来实现电机的FOC控制。

    2、设计思路

    我们这里主要描述的控制策略是滑膜变结构的无感FOC控制,同时在对该控制中所遇到的问题进行阐述,并在后面讲述针对这些问题的解决控制策略。

    永磁同步电机滑膜变结构的无感FOC控制,主要是从两个方面出发来设计的:(1)永磁同步电机的数学模型;(2)滑膜变结构中滑膜面的选取。

    永磁同步电机在αβ坐标系下的数学模型:

    1109dded47efba728a02fb911e0594cf.png

    从上面式(1)和(2)中可以看出PMSM在αβ坐标系的数学模型是含有相应的转子的位置的信息的,只需通过相应的手段得到

    1ebd18764f9456969e256063494776a4.png

    fee6d9af06b039a9648be1bceb20c57a.png

    即可得到转子的位置信息。

    将上式(1)简化为:

    c77ed539c5caae4e50e03e347efca145.png

    式(3)中

    c15b6ca65ce780ff0ec916643fd006c6.png
    d151b17f354b8ddad8cca0e7d2e94cb0.png

    滑膜变结构控制的定义:

    设有一控制系统:

    983fc270344e5a2f433fab705e1c154f.png

    选取确定切换函数为:

    cf9557580951b017fbda96b7df4aff33.png

    求解控制函数

    66639287d88ad2eb4ddd843407ece2a3.png

    当切换函数满足:

    50804c3d325d2d175e6ca8d51b7d0eb8.png

    时,满足于李雅普诺夫的稳定判定,所构造的滑膜面选取将适合。

    通过上面对PMSM在αβ坐标系下的数学模型以及对滑膜变结构的分析,可选取建立如下滑膜观测器方程:

    6467094fd6ed596f6603a15ddb4a4410.png

    式(4)中是

    be41294b5045b12be895ebc683431e46.png

    观测的电流值;为观测器的开关增益;sgn()是开关函数

    80fc6aa4d75e79fdffc5733c3d7f7895.png
    94d3c1269605d0f8bc7b954ea5aea064.png

    将(3)-(4)

    529da265082e66bbe2671ae50ccec38d.png

    选取滑膜面

    e096826f22149250399c6ff090bd8e1a.png

    通过验证该滑膜面满足与滑膜变结构的稳定性判定。

    通过上面的分析知可以通过PMSM在αβ数学模型建立相应的滑膜面来间接的得到转子的位置,由于滑膜变结构的鲁棒性较强,且对电机的参数要求较低所以选择该方案作为PMSM无感控制的方案。

    3、控制策略分析

    针对上面分析的,PMSM的滑膜观测器额无感FOC控制框图如下:

    95334c24f104f00d6d0f30fe13400124.png

    从上面图一的控制框图中可以看出,在此控制中有三点是该控制需要重点解决,其分别为:(1)转子初始位置辨识;(2)无感FOC的启动;(3)如何实现平滑切换。

    我们逐一分析:

    (1)转子初始位置辨识:

    采用基于电感饱和特性的电流差值检测法:

    由于电感的饱和效应,电感值的大小随转子位置近似成正弦状变化。绕组电流响应与电感的大小存在相应的关系,永磁同步电机静止时,对任意两相绕组注入幅值恒定的电压脉冲,此时线圈绕组可看成RL串联电路的零状态响应。电流大小反映了绕组的电感大小,同时也包含了当前转子位置信息。根据电流响应的值可以辨识出转子初始位置角。

    2b87bc882c8741c98c0de23fe9c3d682.png

    在PMSM中按照如下顺序注入6组脉冲,如图3所示。

    9a4a91e4eae2a58f5b9376ae12a6859d.png

    则注入的脉冲在绕组上的电流示意图,如下图4所示:

    adc9f7d188a14ee388b3ae5c45079035.png

    以在AB绕组上的电流相应分析,其电流相应如图5所示:

    2a4b546df0001b2fa7603c1ac10a10c0.png

    又由于转子的位置与线电流的差值之间存在着如下图6的关系:

    7442a1e60a320f07c8abd7e6e61ec61b.png

    通过上面的分析通过如下公式即可得到转子的初始位置:

    724546b2dca26e2117ddce47cfe14f6f.png
    d6040979836204d83deb7aab1681ae59.png
    254b09a1f780e7a328d1b43d5b9e5140.png

    (2)无感FOC启动:

    在无感FOC的启动中,通常采用的时三段式启动方法,在有的情况下也采用V/F进行启动,但是这些启动都具有相应的局限性,对于无感FOC的控制中,其启动的性能将对PMSM的无感FOC控制有着重要的影响,这里讲述一种I/F比的启动控制策略。

    I/F启动方式的基本思想是在电枢绕组中产生幅值跟随参考值、频率逐渐增大的旋转电流矢量,使转子加速起动。它的特点是工作在速度开环、电流闭环的状态,定子绕组电流经过坐标变换以后,投影到由指令位置角决定的旋转坐标系上,并受期望值的约束,可有效避免过流产生。其控制框图如下图7所示。

    4f0bb6d27478b9e168d4ced5c7f7333a.png

    (3)如何实现平滑切换:

    在前面的I/F启动控制中,其中电流已经处于闭环状态,速度为开环,当滑模观测的角度和速度收敛时,为了实现其平滑切换,这里讲述一种基于双DQ轴平滑切换的方式。双dq空间切换的瞬间需要完成如下几步操作:

    第一步: 电流环的反馈变量由dvqv空间下的idv和iqv转换为dq空间下的id和iq

    第二步:d轴电流定由0转换为 iq*sinθL,q轴电流给定由iq*改为由转速环PI调节器生成,而转速环PI调节器的输出初始化为 iq*cosθL

    第三步:dq轴PI输出初始化

    39100b0f5eef55e4c309e694307262d1.png

    第四步:改由dq空间进行坐标变换和逆变换。

    双dq变换的模型图以及控制框图如下图8和图9所示:

    2e8efde08c4eb7abb14e98ca236aec46.png
    ceeb6fea5d4ea0760f7075d1d91d5e0c.png

    4、程序编程与调试

    上述完成了对PMSM的滑膜观测器的无感FOC控制的原理分析以及重难点分析,接下来完成对上面控制策略的编程。其程序主要分为:

    (1)启动程序:

    32dd33495b4398530e753f0df700f871.png

    (2)SVP程序:

    34ee3ae6bf9b44d2885be8132a6a32ab.png

    (3)相电压重构程序:

    73a19bf0ad6070f78ce457e7a24c2a3f.png

    (4)ADC中断服务子程序:

    013e016078174b7d742ad1cc6036944b.png

    (5)滑膜观测器算法程序:

    a56988fb5fcb49f769adc3a28d64a7ab.png

    (6)锁相环程序:

    dad3d00ec2b693571b1eb6b294e78794.png

    最后,讲下在编程调试过程中的难点:

    (1)开关函数和开关增益的选取,这个将会影响着观测器的好坏,通常通过串口打印出eα和eβ的波形来进行调试;

    (2)eα和eβ的滤波,该滤波深度不能太大,通常取0.5左右,但是具体的滤波深度还是需要通过串口打印出反电动势波形来进行调节;

    (3)PLL的KP和KI的确定,锁相环的输出的快速性与稳定性将会影响着观测得到角度的线性度和稳定性,因此对于锁相环的参数的调节是至关重要的,通常需根据观测器输出的角度通过串口打印,来做相应的调整;

    (4)数据格式的处理,在电流采样时,最好将ADC采样的电流转化成实际电流再进行相应的Q格式,但是在这里Q格式的大小也会对系统有着重要的影响,需要在在实际的程序调试中注意。

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  • 开环控制的逆变器难以达到这两方面的要求,而闭环控制的逆变器精度高、输出电压电流可控、受系统参数变化影响小,因此闭环控制是逆变电路所必需的。目前较为成熟、控制效果较好的控制方案有PID控制、重复控制、无差

    技术指标

    输入电压:360-420VDC
    输出电压:单相220VAC
    输出电压频率:50Hz
    额定功率:10kW
    负载功率因数:0.8(感性负载)
    输出电压THD<5%
    开关频率:20kHz

    1 控制系统设计

    1.1 控制策略

      高质量的逆变电路要求输出波形稳态精度高、动态响应快。开环控制的逆变器难以达到这两方面的要求,而闭环控制的逆变器精度高、输出电压电流可控、受系统参数变化影响小,因此闭环控制是逆变电路所必需的。目前较为成熟、控制效果较好的控制方案有PID控制、重复控制、无差拍控制等。由于PID控制能兼顾控制系统的稳态性能和动态性能,因此我们选择的控制方案是PID控制。
      PID控制分单闭环和双闭环控制,其中PID单闭环控制的动态响应较慢、对负载的扰动抑制有一定的局限性,因此我们选择PID双闭环控制。双闭环控制的优点主要有如下三点:
      (1)双环控制系统可以有效消除滤波电路的谐振峰。
      (2)采用电容电压作为控制系统的一个反馈量,对于负载扰动所造成的逆变器输出电压的波动可以很快地进行补偿,极大地提高了系统对负载扰动的适应性,以及改善了系统的动态性能,减轻了系统对于抑制负载扰动的负担。
      (3)采用电流作为反馈输入,可以使得系统对突加负载时可能造成的过电流现象进行补偿,有效地提高了系统对冲击电流的抵抗能力。
      逆变器的双闭环一般指的是电压外环和电流内环,其中电压外环为输出电压瞬时值反馈,电流内环可以选择电感电流或电容电流。
      对于电感电流内环、输出电压外环的控制系统,负载电流作为逆变器的外部扰动信号处在电流内环之外,因此控制系统对负载扰动的抑制能力较差,造成逆变器的动态性能不理想。
      而电容电流内环、输出电压外环的控制系统,电容电流被瞬时控制,使得输出电压因电容电流的微分作用而提前得到矫正,因此它抗负载扰动能力强、动态性能好,但是不能通过限流实现对功率管的保护。为了解决上述问题,综合两种控制方案,采用带负载电流前馈的电感电流内环、输出电压外环的双环控制方案。
      其中,外环为输出电压瞬时值反馈,内环为电感电流瞬时值反馈,带负载电流前馈。整体控制框图如下:
    在这里插入图片描述

    图1-1 控制系统示意图

    1.2 建模

    1.2.1 逆变器模型

      单相全桥逆变电路原理图如下图所示:其中 V D V_D VD为输入电压, C 1 C_1 C1为输入电容, T 1 T_1 T1 T 2 T_2 T2 T 3 T_3 T3 T 4 T_4 T4为IGBT开关管,L、C 为输出侧的低通滤波器,r为线路和电感电阻。
    在这里插入图片描述

    图1-2 单相全桥逆变电路原理图

      如下图所示, v r v_r vr为调制波, v c v_c vc为载波。在一个载波周期 T c T_c Tc内,在 v r > v c v_r>v_c vr>vc T k T_k Tk期间, T 1 T_1 T1 T 4 T_4 T4处于通态, v a b = V D v_{ab}=V_D vab=VD;在其余 ( T c − T k ) (T_c-T_k) (TcTk)期间, v r < v c v_r<v_c vr<vc T 2 T_2 T2 T 3 T_3 T3处于通态, v a b = − V D v_{ab}=-V_D vab=VD。由图中的几何关系可得到 T 1 T_1 T1 T 4 T_4 T4同时处于通态的占空比:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    图1-3 脉波电压占空比及平均值

      在一个载波周期 T c T_c Tc内,输出电压的平均值为:
    在这里插入图片描述

      将占空比D代入上式得:
    在这里插入图片描述

      因此可以得到调制波到输出电压的模型:
    在这里插入图片描述

    图1-4 调制波到输出电压模型

      对滤波器部分满足:
    在这里插入图片描述
      则可得到滤波器部分的模型:
    在这里插入图片描述

    图1-5 滤波器模型图

      综上所述,可以得到单相全桥逆变器的模型:
    在这里插入图片描述

    图1-6 逆变器模型图

      利用Smulink仿真软件搭建模型如下:
    在这里插入图片描述

    图1-7 单相全桥逆变器Simulink模型图

      得到该模型的波特图和阶跃响应如下图所示:
    在这里插入图片描述

    图1-8 阶跃响应

    在这里插入图片描述

    图1-9 波特图

      从波特图和阶跃响应可以看出,该系统相角裕度很小,不稳定,因此需要添加控制器做闭环控制。

    1.2.2 控制系统模型

      前面我们经过论证,选择了带负载电流前馈的输出电压外环、电感电流内环的双闭环PID控制。控制系统整体示意图如下:
    在这里插入图片描述

    图1-10 控制系统示意图

      等效控制系统方框图如下图所示:
    在这里插入图片描述

    图1-11 控制系统方框图

      设电压调节器和电流调节器传递函数为:
    在这里插入图片描述
      推导得系统的传递函数为:
    在这里插入图片描述
      其中,特征方程为:
    在这里插入图片描述
      利用极点配置法,假设该系统的闭环主导极点和非主导极点为:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
      那么控制系统的期望特征方程为:
    在这里插入图片描述
      比较特征方程的系数可得:
    在这里插入图片描述
      上式中,各参数为:
    L = 0.0003 H C = 0.000021 F r = 0.1 Ω m = 8 , n = 10 ζ = 0.707 ω n = 2500 r a d / s \large L=0.0003H \\C=0.000021F \\r=0.1\Omega \\m=8,n=10 \\\zeta=0.707 \\\omega_n=2500rad/s L=0.0003HC=0.000021Fr=0.1Ωm=8n=10ζ=0.707ωn=2500rad/s
      联立上式可得:
    在这里插入图片描述
      因此,电压调节器和电流调节器传递函数为:
    在这里插入图片描述
      基于此,我们利用Simulink仿真软件搭建了控制系统的模型如下:
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    图1-12 带负载电流前馈的双闭环控制Simulink模型图

      得到控制系统的波特图和阶跃响应如下图所示:
    在这里插入图片描述

    图1-13 波特图

    在这里插入图片描述

    图1-14 阶跃响应

      从波特图和阶跃响应可以看出,该系统相角裕度足够,调节时间短,无稳态误差,表明控制器的设计基本符合预期。

    2 仿真分析

    2.1 Simulink仿真

      基于以上分析和计算,利用Simulink仿真软件搭建了带负载电流前馈的输出电压外环、电感电流内环的双闭环PID控制仿真模型,调制方法采用双极性SPWM调制,如下图所示:
    在这里插入图片描述

    图2-1 带负载电流前馈的双闭环控制仿真模型图

    2.1.1 主要性能指标

    在这里插入图片描述

    图2-2 输出电压

      输出电压为有效值220.5V,频率50Hz的正弦交流电压。
    在这里插入图片描述

    图2-3 输出电压FFT分析

      对输出电压进行FFT分析,THD为0.18%,谐波系数小,波形质量高。
    在这里插入图片描述

    图2-4 输出有功、无功功率

    在这里插入图片描述

    图2-5 负载功率因数

      输出有功功率为10.3kW,无功功率为7715var,负载功率因数为0.8004。以上输出性能均满足设计指标要求。

    2.1.2 抗干扰测试

      设置1s时突加负载,0.5s时输入电压突变,观察输出电压的变化。Simulink仿真模型如下图:
    在这里插入图片描述

    图2-6 抗干扰测试

    2.1.2.1 负载突变(1s)

      1s时突加负载,逆变器的输出电压和输出电流如下图所示:
    在这里插入图片描述
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    图2-7 输出电压、电流

      对1s附近六个周期的输出电压进行FFT分析,对比有负载突变和无负载突变时的谐波系数变化。
    在这里插入图片描述

    图2-8 负载突变输出电压FFT对比

      1s时负载突变,输出电压变化率为0.032%,输出电压变化很小,有无输入电压突变时,0.94~1.06s的THD均为0.02%,电压畸变率很小。

    2.1.2.2 输入电压突变(0.5s)

      0.5s时输入电压突变,逆变器的输出电压和输入电压如下图所示:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    图2-9 输出电压、输入电压

      对0.5s附近六个周期的输出电压进行FFT分析,对比有输入电压突变和无输入电压突变时的谐波系数变化。
    在这里插入图片描述

    图2-10 输入电压突变输出电压FFT对比

      0.5s时输入电压突变,输出电压变化率为0.032%,输出电压变化很小,有无输入电压突变时,0.44~0.56s的THD均为0.02%,电压畸变率很小。
      从上述两个试验可以看出,负载突变和输入电压突变时输出电压仍然很稳定,输出电压和THD变化较小,表明带负载电流前馈的双闭环控制抗干扰能力强,动态性能比较优越。

    2.2 PSIM仿真

      除了使用Simulink仿真软件之外,我们还利用了PSIM仿真软件搭建了如下的仿真电路对主电路和控制回路进行验证:
    在这里插入图片描述

    图2-11 PSIM仿真电路

    2.2.1 主要性能指标

    在这里插入图片描述

    图2-12 输出电压、电流波形及数据

      输出电压有效值为220.6V,THD为0.14%。输出功率为10.2kW,负载功率因数为0.799(感性),性能均满足设计指标要求。

    2.2.2 抗干扰测试

      设置1s时突加负载,0.5s时输入电压突变,观察输出电压的变化。
    在这里插入图片描述

    图2-13 抗干扰测试

    2.2.2.1 负载突变(1s)

    在这里插入图片描述

    图2-14 负载突变

      1s时负载突变,输出电压变化率为0.1%,THD变为0.24%,可见负载突变对输出电压的影响很小。

    2.2.2.2 输入电压突变(0.5s)

    在这里插入图片描述

    图2-15 输入电压突变

      0.5s时输入电压突变,电压变化率为0.07%,THD变为0.24%,可见输入电压突变对输出电压影响很小。
      从上面两个PSIM仿真可以得出跟Simulink仿真基本一致的结果,在负载突变和输入电压突变时,输出电压和THD变化较小,表明带负载电流前馈的双闭环控制抗干扰能力强,动态性能比较优越。因此我们所选择的控制策略和控制器参数是比较合理的,能满足我们的设计要求。
      Simulink仿真模型我已经上传,若有需要,请在我的主页-资源里面查看下载,若有不妥之处,希望大家批评指正。

    参考文献

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    [2] 李鑫.采用电容电流内环的逆变器双闭环控制研究[Z].
    [3] 沈昊骢.带负载电流前馈的单相逆变器复合算法研究[D]. 东南大学, 2015.
    [4] 李文娟.单相逆变电路单环与双环控制的仿真实验研究[Z].
    [5] 许爱国.电容电流反馈瞬时值控制逆变器数字控制技术研究[D]. 南京航空航天大学, 2005.

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