變頻器電壓頻率和幅值的實(shí)時(shí)仿真

內(nèi)部設(shè)定式在運(yùn)行前需要設(shè)置：

1)工作模式，如單臂，雙臂和3 臂橋式等;

2)載波頻率fc;

3)調(diào)制系數(shù)m;

4)輸出電壓頻率;

5)輸出電壓初相角。

可看出這時(shí)輸出電壓頻率、電壓的大小(調(diào)制系數(shù)m)一定，無法在模型仿真過程中改變。在外部控制式下，需設(shè)置的是內(nèi)部設(shè)定式的前兩項(xiàng)，而輸出電壓頻率f和調(diào)制系數(shù)m 都允許外控。

圖4為本文中提出的針對(duì)3 臂6

脈沖逆變器的外控子模塊(A)和其展開圖(B)。由此可看出輸出電壓頻率f和調(diào)制系數(shù)m是可控的。輸出電壓初相角，在運(yùn)行過程中不能也不需調(diào)節(jié)，在這里3個(gè)初相角可由3個(gè)正弦波發(fā)生器事先設(shè)置好。將外控子模塊輸出Out1，接到設(shè)置為External的PWM發(fā)生器的輸入端子，便可實(shí)現(xiàn)變頻器在運(yùn)行中實(shí)時(shí)控制輸出電壓頻率和幅值變化的仿真。

3 仿真實(shí)例

本仿真例中假定進(jìn)線電源為三相50Hz，相電壓幅值500V，左側(cè)PWM發(fā)生器其載波頻率為1000Hz，調(diào)系數(shù)m=0.8，直流側(cè)濾波電容C=1.5F，逆變器(Universal Bridge)輸出側(cè)濾波電感L=3×2 mH，當(dāng)輸入線電壓在400V(有效值)，50 Hz下，濾波電容器無功功率Qc=3 kvar。在線電壓400 V(有效值)50Hz下，負(fù)荷Load有功功率為50 kW。

仿真是在變頻器帶負(fù)荷的狀態(tài)下，分以下兩種情況進(jìn)行的：

1)變頻器輸出頻率在35 Hz 下，由外控突然變到15 Hz，調(diào)制系數(shù)m不變;

2)變頻器輸出頻率保持在45 Hz，調(diào)制系數(shù)m=0.4由外控突然變到m=0.8。

圖5 為變頻器輸入側(cè)三相PWM

整流器電氣量波形，圖5(a)為三相電網(wǎng)電壓，圖5(b)為三相輸入電流，圖5(c)為直流側(cè)電容器C上的直流電壓，圖5(d)為A相輸入電流的總畸變率，由于采用了SPWM，其THD僅稍> 1%。應(yīng)該指出，這些波形在上面提到的兩種情況下是不變的。

圖6為變頻器輸出頻率在35 Hz 下，突然由外控變到15Hz，調(diào)制系數(shù)m不變時(shí)的仿真結(jié)果。圖6(a)為外控輸入信號(hào)，圖6(b)為逆變器輸出三電平交流A，B相線電壓，圖6(c)為經(jīng)過濾波后的a，b，c三相相電壓，圖6(d)為濾波后a，b相線電壓及三相負(fù)荷電流，圖6(e)為負(fù)荷電流的總畸率THD，當(dāng)頻率在35 Hz 時(shí)，THD2%，當(dāng)頻率降到15 Hz時(shí)迅速升高到9%。

注意在仿真中t=0.05 s瞬間，頻率有突變。

圖7 為變頻器輸出電壓在45 Hz 下，PWM 發(fā)生器的調(diào)制系數(shù)由m=0.4突變到0.8時(shí)的仿真結(jié)果。

圖7(a)是PWM 發(fā)生器的外控信號(hào)，圖7(b)為逆變器輸出的線電壓A，B相間的三電平方波，這里看不出m

變化的結(jié)果，實(shí)際上m 變化前后，方波的疏密程度有變化，只是這里看不清。圖7(c)是經(jīng)濾波后輸出到負(fù)荷的a，b，c相電壓，圖7(d)是三相負(fù)荷電流ia，ib，ic及濾波后的負(fù)荷線電壓Uab。圖7(e)為負(fù)荷電流的總畸變率THD，1.5%。

在整個(gè)仿真過程中只是用了Simulink的Sim Power Systems 工具庫中的元器件，無須編程，分析、計(jì)算，十分方便。