无差拍控制仿真总结.docx
一、单相并网逆变器无差拍掌握仿真总结1、主电路和掌握框图图1.1单相并网逆变器主电路图图1.1中U”，：直流母线电压£：输入滤波电感生：电网电压i ：电感电流电压吟吟小开关管系统运行的任意时刻，回路电压方程为：di _L-= usat在一个开关周期内：l = uabts-ustsLM = MUikTs-usTs则：Lz + usTsM =-Ud工加表示A桥壁归一化之后调制波信号的值;图1.2单相并网逆变器无差拍掌握框图如图1.2所示，i为当前时刻电感上的电流，指令电流为下一时刻电感电流应当达到的值；Gl、G2、G3、G4分别对应VT1、VT2、VT3、VT4四个开关管的驱动信号，由图1.2可知仿真中采纳的是调制波反向的倍频单极性的调制方式。无差拍掌握的原理是在每个开关周期的开头，由猜测的指令电流减去采样到的并网逆变器的电流（i*-i）,得到差值电流Ai。将&送入无差拍掌握模块，计算得到调制波信号，以下解释无差拍掌握模块中计算调制波信号M的推导过程：图1.3规章采样法如图1.3所示：M表示A桥壁的调制信号与三角载波周期中心线的交点值,tonl为VT1在一个开关周期内的导通时间，则：t -l±lon c 71 r 7 z、 1 1 + 1 + M 1 1 . r _uts = 5Udc(Li 一一%1)=万-)一(1)4 1MUdl11 l-M -M15 = ?Udc-(Ts -,3) = -Udc(-)-(1 -)7； = -MUdJs"八8(=孙北一=MUd工2、跟踪基波电流的仿真波形妁泮屯4, HV»aM9>C图1.4电流跟踪波形如图1.3所示，给定电流：幅值25A,频率50HZ。下图为一个三角波周期绽开图0开关周期Ts图1.5 一个三角波周期绽开图由图1.5可知，A时刻为一个三角波周期的开头时刻，B时刻为一个三角波周期的结束时刻，一个开关周期内，电感电流从A时刻的电流初始值到B时刻的电流最终值，其差值为AL桃红色矩形波为逆变器的输出电压盯b ,幅值为350V（图中为了便利显示做了肯定比例的缩小）；当，g=350V电感电流提升,孙电感电流下降。3、谐波电流跟踪仿真当L确定后，通过仿真跟踪3、5、7、11次等各次谐波电流，发觉给定电流的幅值大于肯定值时，电感电流将无法跟踪上，下表给出了 5mH下基波和各次谐波下给定电流幅值的最大限幅值。表1. 1 L=5mH谐波电流次数和能跟踪最大幅值对应表谐波次数（次）基波*五七九十一十三十五最大幅值（A）100136432.521.7谐波次数（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，给定指令电流随着谐波次数的增大，能跟踪最大电流幅值渐渐减小。3.1、三次谐波电流跟踪仿真三次修偏，3图1.5三次谐波电流给定和跟踪波形由图1.5可知，指令电流为三次谐波，幅值为15A,电感电流波形能较好跟ho下图为局部放大图：由图1.6局部放大图可知，该处放大显示，电感电流没有消失纹波，而是平滑的提升，说明这段时间内，逆变器消失过调制，开关管保持在一个状态不动作，逆变器输出电压为350V。由图1.7可知，在0.006秒和0.016秒四周，逆变器过调制，输出电压限幅在 350V；U. =U7 +tv U =L巡atu,：电感电压U、：电网电压结合图L5和图1.6分析知，逆变器消失过调制的时刻，发生电感电流变化率较大的时刻，逆变器输出电压满意不了电感过快的变化率产生的压降；对三次谐波和基波电流分别求导，可得：d .d . c cs69r = cos wtsin 3t = 36； cos wtdtdt明显，三次谐波电流变化率更大，因此电流幅值相同的状况下，电感上的压降更大。下面给出5、7、9次谐波电流跟踪波形：图1.10 9次谐波电流跟踪波形二、APF无差拍掌握策略总结1、主电路和掌握框图图2.1并联APF主电路图如图2.1所示，为并联三相三线制APF的整体系统机构图。Vdc：直流母线电压L：输入滤波电感ea、eb、ec ：三相电网电压APF的补偿电流心、3"电网侧电流。k 非线性负载电流吟吟6：开关管作为逆变表示a、b、如图2.1所示，通过计算得到负载电流中的谐波和无功电流重量,器输出的参考电流。针对如图2.1所示的电路，可写出如下方程/山而1 )(人一uahcO eahc X 7atL 77- = (%,W ÷ “NO ) 一 abcat式中，"疝.。表示逆变器a、b、c三相对于网侧中性点的相电压输出；uabcNc三点相对于N点的电压，可用开关函数表示：""Z>cN S abcU de当系统稳定，逆变器输出三相电压对称时，可得：uaN ÷ uhN ÷ ucnn°_3则系统方程可表示为：L d%c (_ ÷ sb + scJJ _eL .9加o)U de eabcat3abc ssbcR )将血称做开关系数对1)离散化：。屋伏 +1)-() = Mab,*gUd,*T,-%bc(k)*L调制波信号：M : Wj(k +1) , (K) + eSllhc y1dc图2.3并联APF无差拍掌握框图由图2.3可知，无差拍掌握的原理是在每个开关周期的开头，由猜测的指令电流减去采样到的并网逆变器的电流得到差值电流，将，送入无差拍掌握模块，计算得到调制波信号。电感电流的选取：L-=KaheUdc-Eat取平均值K,加=，E = 220为电网电压有效值，取电感电流最大脉动为9A。代入上式，得：L =700-220)*7； /9A = mH明显电感电流的纹波大小，取决于电感值和开关频率的大小，其关系是与电感值和开关频率成反比。2、指令电流的猜测方法无差拍掌握需要猜测下一时刻的参考电流作为当前时刻的给定，主要的猜测方式有平推和线性猜测；仿真中采纳的重复猜测的方法，在线性猜测的基础上叠加误差补偿，在负载突变的时候，线性猜测起作用，而补偿值在一个周波之后起作用。1)、平推猜测( + i) = ()2)、线性猜测i；(k + l) = 2*k)-mk-D3)、重复猜测C(Ar + l) = 2()-(Ar-l)+ = e(k-199) + 0.95w( - 200)e(k) = iaW-iak)仿真结果：猜测电流方法平推猜测线性猜测重复猜测THD6.74%3.81%0.58%结论：重复猜测的效果最好。3、并联APF无差拍仿真波形图2.4 APF输出补偿电流和给定谐波电流如图2.4所示,红色表示由谐波检测模块检测到的非线性负载上的谐波电流,将它作为被跟踪的电流，蓝色表示APF输出的补偿电流，下图为绽开后的一个三角载波内的波形。图2.5 一个三角波周期绽开图由图2.5可知，A时刻为一个三角波周期的开头时刻，B时刻为一个三角波周期的结束时刻，一个开关周期内，电感电流从A时刻的电流初始值到B时刻的电流最终值，其差值为Ai。桃红色矩形波为逆变器一相的输出电压心 即A点相对于电网中性点N的值（图中为了便利显示做了肯定比例的缩小）；由图可知，逆变器输出相电压波形一个开关周期内变化6次；当19n=%Uq时电感电流提升且斜率大，当an =%.电感电流提升斜率相对较小，"an=0V时电感电流下降。2.6补偿前、后电网A相电流波形S*9al to analyzeO Dtt(4>y M<fMl flvgni CH*,FFTwgwSelected signal: 7 558 cycles FFT window (in red)： 3 cyclesAvaXe signals9rucM<So×xD*aS*93 to analyze Owy etected pgnl Og"1wn>wSelected signal 106 cycles FFT window (in red): 3 qrctes00501015Tm (s)3Mi 1S* rvt>ec-FF7SwSlvttn <s> ofKnt*<ofC'rcte< 3Fsdrt +2ency (H)002 004 0 06 008010.12 014 0.16Time (9)Av"山8 signals9nweScwCeaa×i 1S7W1 rf<*trFFTStar te( 0102u8swlzW*6笠FsdsM8 (50Hz) 17 02 .THO 26 70%200400 GOO 8001000Frequency (Hz)50FFT M<1igs04U tttt8« Mti, 10 Vdnr<)0M VfUt AFreenc a»M:HertzM< frQjmer (HO1000Ge.ujepu1z力选,206Fundmeal (SOHz) = 17 2S . THD= 0 68%Frequency (Hi)0M1yOomf*jbe< of ccH< 3FrdMMK ouncy mx)In-FFT s4(lin9CMptoy style:Ba <tMtfelo KndnrUl) BMe wm. hjfrw<mHertzMb, Fr<jjmcr (M*)1000O图2.7补偿刖、后电网A相电流的THD由图2.6和图2.7可知,APF工作后,电网电流的THD从26.7%下降到0.58%o但电网电流稳定需要到3-4个周波之后。参考文献：1曾繁鹏.有源电力滤波器的简洁无差拍掌握策略J电气应用.2006张国荣,基于改进重复猜测原理并联有源电力滤波器无差拍掌握策略以农业工程学报.20223何英杰.基于重复猜测原理的三电平APF无差拍掌握方式J电工技术学报.2022
