無差拍控制仿真總結(jié)

一、單相并網(wǎng)逆變器無差拍控制仿真總結(jié)1、主電路和控制框圖Udc圖Udc圖1.1單相并網(wǎng)逆變器主電路圖圖1.1中U,：直流母線電壓乙：輸入濾波電感u:電網(wǎng)電壓z?:電感電流電壓'「VT4:開關(guān)管系統(tǒng)運行的任意時刻，回路電壓方程為：TdiLdt-u-u在一個開關(guān)周期內(nèi)：L&=uT-uTABsssL&=MUT-uTdcsss則：LAi+uTM= —UJSM表示A橋壁歸一化之后調(diào)制波信號的值；應(yīng)該達到的值；G1、G2、G3、G4分別對應(yīng)VT1、VT2、VT3、VT4四個開關(guān)管的驅(qū)動信號，由圖1.2可知仿真中采用的是調(diào)制波反向的倍頻單極性的調(diào)制方式。無差拍控制的原理是在每個開關(guān)周期的開始，由預(yù)測的指令電流減去采樣到的并網(wǎng)逆變器的電流（i—i），得到差值電流冬。將Ai送入無差拍控制模塊，計算得到調(diào)制波信號，以下解釋無差拍控制模塊中計算調(diào)制波信號M的推導(dǎo)過程：圖1.3規(guī)則采樣法如圖1.3所示：M表示A橋壁的調(diào)制信號與三角載波周期中心線的交點值，ton1為VT1在一個開關(guān)周期內(nèi)的導(dǎo)通時間，則：ton11+Me

Tton12s=1U(t-(T-1))=1U((1^M)-(1-1^M))T=1MUT2dcon1 s on1 2dc2 2s2dcs1 1 1-M1-M1uT=—U(t -(T-1))=U(( )-(1- ))T=-—MUTBs2dcon3son3 2dc2 2s2dcsuT=uT—uT=MUTABsAsBs dcs2、跟蹤基波電流的仿真波形

iita-ai:<4：宙也?圖1.4電流跟蹤波形如圖1.3所示，給定電流：幅值25A,頻率50HZ。下圖為一個三角波周期展開圖1.5一個三角波周期展開圖由圖1.5可知，A時刻為一個三角波周期的開始時刻，B時刻為一個三角波周期的結(jié)束時刻，一個開關(guān)周期內(nèi)，電感電流從A時刻的電流初始值到B時刻的電流最終值，其差值為△，。桃紅色矩形波為逆變器的輸出電壓uB，幅值為350V（圖中為了方便顯示做了一定比例的縮?。?；當(dāng)uB=350V電感電流上升，uB=0V電感電流下降。3、諧波電流跟蹤仿真當(dāng)L確定后，通過仿真跟蹤3、5、7、11次等各次諧波電流，發(fā)現(xiàn)給定電流的幅值大于一定值時，電感電流將無法跟蹤上，下表給出了5mH下基波和各次諧波下給定電流幅值的最大限幅值。表1.1L=5mH諧波電流次數(shù)和能跟蹤最大幅值對應(yīng)表諧波次數(shù)（次）基波三五七九十一十三十五最大幅值（A）100136432.521.7諧波次數(shù)（次）十七次十九次二十一二十三二十五二十七最大幅值（A）1.41.41.41.11.11由表1.1可知，給定指令電流隨著諧波次數(shù)的增大，能跟蹤最大電流幅值逐漸減小。

3.1、三次諧波電流跟蹤仿真I虹fi> Z9>?瑕*圖1.5三次諧波電流給定和跟蹤波形由圖1.5可知，指令電流為三次諧波，幅值為15A，電感電流波形能較好跟上。下圖為局部放大圖：圖1.6局部放大圖由圖1.6局部放大圖可知，該處放大顯示，電感電流沒有出現(xiàn)紋波，而是平滑的上升，說明這段時間內(nèi)，逆變器出現(xiàn)過調(diào)制，開關(guān)管保持在一個狀態(tài)不動作，由圖1.7可知，在0.006秒和0.016秒附近，逆變器過調(diào)制，輸出電壓限幅在350V；U=U+UU=LdlLABLsLdtUAB:逆變器輸出電壓

U建電感電壓七:電網(wǎng)電壓結(jié)合圖1.5和圖1.6分析知，逆變器出現(xiàn)過調(diào)制的時刻，發(fā)生電感電流變化率較大的時刻，逆變器輸出電壓滿足不了電感過快的變化率產(chǎn)生的壓降；對三次諧波和基波電流分別求導(dǎo)，可得：d d—sin①t二①cos①wt —sin(3t=仗3 cowtdt dt明顯，三次諧波電流變化率更大，因此電流幅值相同的情況下，電感上的壓降更大。下面給出5、7、9次諧波電流跟蹤波形：圖1.85次諧波電流跟蹤波形圖1.9圖1.85次諧波電流跟蹤波形圖1.97次諧波電流跟蹤波形圖1.109次諧波電流跟蹤波形二、APF無差拍控制策略總結(jié)1、主電路和控制框圖UdcNUdcN圖2.1并聯(lián)APF主電路圖如圖2.1所示，為并聯(lián)三相三線制APF的整體系統(tǒng)機構(gòu)圖。U,：直流母線電壓乙：輸入濾波電感e、e、e:三相電網(wǎng)電壓abci、"、i:APF的補償電流i、i、i：電網(wǎng)側(cè)電流sa sb sci,、i'、i'：非線性負載電流a b cV1~V6:開關(guān)管如圖2.1所示，通過計算得到負載電流中的諧波和無功電流分量，作為逆變器輸出的參考電流。針對如圖2.1所示的電路，可寫出如下方程Ld'abc—u—e1)dtabc0abcL-*abc—(u +u)—edt abcNN0abc式中，ub0表示逆變器a、b、c三相對于網(wǎng)側(cè)中性點的相電壓輸出；ubN表示a、b、c三點相對于N點的電壓，可用開關(guān)函數(shù)表示：abcNabcdc當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定，逆變器輸出三相電壓對稱時，可得：u--七+/+寫N0 3則系統(tǒng)方程可表示為:L^-ab^=(s-七丈寫丈七)U-e

dt sbc 3 dcabcKabcKabc=(s-%+s+孔)sbc 3將Kbb稱做開關(guān)系數(shù)對1)離散化：L(i*(k+1)-i(K))=M*-U*T—e(k)*T

abc abc abc2dcsabc s調(diào)制波信號：M=L("(k+1)—i(K))+e贏(k)*T

誠一新 TJ"UJ 新差拍控制模塊 !VT1VT2VT3VT4VT5VT6差拍控制模塊 !VT1VT2VT3VT4VT5VT6圖2.3并聯(lián)APF無差拍控制框圖由圖2.3可知，無差拍控制的原理是在每個開關(guān)周期的開始，由預(yù)測的指令電流減去采樣到的并網(wǎng)逆變器的電流(-*—i)，得到差值電流Ai，將Ai送入無差拍控制模塊，計算得到調(diào)制波信號。電感電流的選?。篖d=KU—Edtabcdc取平均值Kb=4，E=220V為電網(wǎng)電壓有效值，取電感電流最大脈動為9人。代入上式，得：L=(^*700—220)*T19A=1mH明顯電感電流的紋波大小，取決于電感值和開關(guān)頻率的大小，其關(guān)系是與電感值和開關(guān)頻率成反比。2、指令電流的預(yù)測方法無差拍控制需要預(yù)測下一時刻的參考電流作為當(dāng)前時刻的給定，主要的預(yù)測方式有平推和線性預(yù)測；仿真中采用的重復(fù)預(yù)測的方法，在線性預(yù)測的基礎(chǔ)上疊加誤差補償，在負載突變的時候，線性預(yù)測起作用，而補償值在一個周波之后起作用。、平推預(yù)測i*(k+1)=i(k)

、線性預(yù)測i*(k+1)=2i(k)-i(k-1)a a a、重復(fù)預(yù)測i*(k+1)=2i(k)-i(k-1)+△ia a a a△i=e(k-199)+0.95u(k-200)e(k)=i(k)-i*(k)仿真結(jié)果:預(yù)測電流方法平推預(yù)測線性預(yù)測重復(fù)預(yù)測THD6.74%3.81%0.58%結(jié)論：重復(fù)預(yù)測的效果最好。3、并聯(lián)APF無差拍仿真波形圖2.4APF輸出補償電流和給定諧波電流如圖2.4所示，紅色表示由諧波檢測模塊檢測到的非線性負載上的諧波電流，將它作為被跟蹤的電流，藍色表示APF輸出的補償電流，下圖為展開后的一個三圖2.5一個三角波周期展開圖由圖2.5可知，A時刻為一個三角波周期的開始時刻，B時刻為一個三角波周期的結(jié)束時刻，一個開關(guān)周期內(nèi)，電感電流從A時刻的電流初始值到B時刻

的電流最終值，其差值為△，。桃紅色矩形波為逆變器一相的輸出電壓%，即A點相對于電網(wǎng)中性點N的值（圖中為了方便顯示做了一定比例的縮?。?；由圖可知，逆變器輸出相電壓波形一個開關(guān)周期內(nèi)變化6次；當(dāng)%=%U^時電感電流上升且斜率大，當(dāng)u^=13Ud電感電流上升斜率相對較小，Un=0V時電感電流下降。2.6補償前、后電網(wǎng)A相電流波形-FTMHMfr hiid3nirlilf￡IH:'|-17H2.7H：-267a^_KiEjrzv 甲gp*歸taWvfflwq>*Bi!m4hI輯時st7即 2.6補償前、后電網(wǎng)A相電流波形-FTMHMfr hiid3nirlilf￡IH:'|-17H2.7H：-267a^_KiEjrzv 甲gp*歸taWvfflwq>*Bi!m4hI輯時st7即 FFTw<lwre(i3CjxksEIE1D5

s-ll'rIkwAaEs'H圖iwt= _UkrriaHtA'ittrf:10iVMf|JtWfr*W)IbW[!r^3UCkMhviWE?=U..-B^=3=SipqlnjE* ■-OrrinvAdKlTvvi iwdwSatoMiD.IDEc]pc4ii.『FTMndiwQn制3GfG由r?u['S^alrv^r.圖2.7補