如果系统希望通过矢量调制实现参考电压如式(9)所示。式中Vref为参考电压的幅值,θref为参考电压与输入电压的相位差。而参考电压是通过开关管通断及通断时间所控制的。开关管的控制规律如表1所示[7]。假设此时控制矢量位于第I扇区,则各开关管的占空比如式(10)所示[8],其他扇区的占空比依次类推。可使整流桥输入端对电源中点的电压如式(11)所示。
4 三相VSR的SIMULINK仿真实现
MATLAB提供的SUMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它具有模块化、可重载、可封装、面向结构图编程及可视化等特点,可大大提高系统仿真的效率和可靠性,三相VSR的功能仿真模型如图6所示。
如果要求系统的功率因数为1,则Vref、θref的计算公式[9]如(12)所示:
5 仿真结果
仿真参数为:三相交流输入相电压为50Hz/220V(有效值),交流输入电感为2.5mH,中间直流电容为3300μF,直流母线电压为650V,负载电阻为14.52Ω。交流侧输入电压与输入电流的仿真波形如图7所示,直流母线电压及其放大图如图8、9所示。其中空间矢量控制器主要由直流电压pi调节器,占空比形成单元组成。从仿真图可见,输入电流的正弦度很好,电源的输出功率接近于1,直流母线电压的调节时间很短,稳态误差很小。
6 结论
以SIMULINK为工具进行的三相PWM整流器仿真,充分发挥了SIMULINK功能强大,建模简单,参数易于调整的特点。本文基于空间矢量控制方法,系统地建立了三相VSC模块化功能仿真模型。模型直观,不用编程,易于使用,为验证设计思想并进行高效成功的设计打下了良好的基础。
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