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基于SPWM 逆變器控制系統(tǒng)的建模與仿真

作者: 時間:2011-02-24 來源:網絡 收藏

  指令傳遞函數:


  擾動傳遞函數:


  2.2 兩種控制策略的比較

  逆變器的輸出是對指令響應和擾動響應的和,可以從指令傳遞函數和擾動傳遞函數兩方面入手,分析比較兩種方案的性能。首先通過對指令傳遞函數和擾動傳遞函數的bode 圖來比較兩種方案的動態(tài)跟蹤性能和擾動抑制能力,從而選擇較好的控制方案。

  在bode 圖時,系統(tǒng)參數取基波頻率60 Hz ,濾波電感L=1 .1 mH,濾波電容C=20 μF,濾波電感等效電阻r =0.6 Ω,開關頻率20 kHz ,選取KV1 =0.2 ,Ki1 =22 ,KV2 =0.2 ,Ki2 =32 。

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圖6 指令傳函的對數幅頻響應曲線

  通過圖6 可以比較系統(tǒng)對指令的跟蹤效果,可以看到兩種方案低頻段增益均為1 ,能夠完全復現指令,開環(huán)逆變器的諧振峰均被消除,具有良好的指令動態(tài)跟蹤性能。

  既然逆變器輸出是對指令響應和擾動響應的綜合,那么只分析逆變器對指令的跟蹤效果是不夠的,還要考慮對擾動的抑制能力,擾動傳函的對數幅頻響應曲線就能表征這個能力。

  通過圖7 可以看到,由于擾動主要位于低頻段,所以通過這一段的波特圖判斷擾動抑制性能,低頻增益越小,表明系統(tǒng)對擾動的衰減越厲害,即對擾動的抑制效果越好。如圖所示,方案一對7 次以下的諧波均有衰減作用,方案二對5 次以下的諧波均有衰減作用,在60 Hz 處,方案一對基波擾動的抑制要好于方案二,這是因為方案二沒有實現電感等效電阻解耦,基波在這個電阻上有壓降,影響了輸出波形。

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圖7 擾動傳函的對數幅頻響應曲線

  通過以上對指令和擾動傳遞函數的分析可知,兩種方案對指令的跟蹤能力是很接近的,因此選擇方案的主要依據是它們對擾動的抑制能力。方案一通過前饋而方案二通過反饋對擾動進行補償,考慮到反饋電感電流能夠實現電感等效電阻解耦,故方案一在低頻段的擾動抑制能力強于方案二,因此,選擇方案一作為系統(tǒng)的控制結構。

  3 系統(tǒng)

  3 .1 系統(tǒng)仿真模型

  本文在MATLAB 環(huán)境下的Simulink 中建模和仿真。該仿真模型主要分為兩個部分:主電路和控制器。主電路如圖8 所示,控制器主要由電壓電流反饋環(huán)節(jié)、負載電流補償環(huán)節(jié)、SPWM 發(fā)生環(huán)節(jié)和死區(qū)延遲環(huán)節(jié)組成。從主電路仿真模型可以看到:在檢驗突加、突減非線性負載時,用兩個脈沖波、乘法器和理想開關組成矩形脈沖信號,周期為0.4 s ,在0。2 s 時突加額定負載,在0.4 s 時,突減額定負載。系統(tǒng)仿真參數取基波頻率為60 Hz ,直流母線電壓E=400 V,濾波電感L=1 .1 mH,濾波電容C=20 μF,濾波電感等效電阻r=0.6 Ω,開關頻率為20 kHz ,輸出電壓幅值為220 V,輸出額定功率因數cosΦ=0.8 。

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圖8 主電路仿真模型



關鍵詞: 放大器 濾波器 仿真

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