基于三相整流器直接功率（DPC）控制的无锁相环电压控制在Matlab/Simulink中的复现

Matlab/Simulink基于三相整流器直接功率DPC控制的无锁相环电压控制SCI1区论文复现 组成部分及功能 1.主电路由两电平整流器单L滤波器电网组成电网为三相电相电压有效值220 V频率50 Hz 2.控制模块采用电压外环功率内环控制 3.坐标变换仅含有电网电压abc坐标系到αβ坐标系的变换 4.调制模块采用SVPWM开关频率固定20kHz 5.观测模块示波器观测同时将数据输出到工作空间以便于画图。 仿真优点有两点 1.无需锁相环所有的计算都是在αβ坐标系下进行的 2.开关频率固定传统的DPC需要用到滞环比较器从而开关频率不固定该仿真能够固定开关频率 仿真在1.5s处改变电压给定值在2s处改变无功功率输出给定值可以看出仿真波形质量良好。最近在研究SCI1区论文相关内容时对基于三相整流器直接功率DPC控制的无锁相环电压控制进行了Matlab/Simulink的复现这里跟大家分享一下具体过程和一些心得体会。系统组成部分及功能主电路主电路由两电平整流器 单L滤波器 电网组成。这里电网是三相电相电压有效值为220V频率50Hz。在Simulink搭建主电路其实不难以三相电源模块为例我们可以这样设置% 三相电源模块设置 phaseVoltage 220; % 相电压有效值 frequency 50; % 频率 source power_ACSource(Voltage magnitude,sqrt(2)*phaseVoltage, Frequency, frequency);这部分代码就是设置三相电源的关键参数相电压幅值通过sqrt(2)*phaseVoltage设置因为我们设置的phaseVoltage是有效值而模块需要幅值。控制模块采用电压外环功率内环控制策略。这种双环控制结构能有效实现对系统的精确控制。电压外环主要负责维持输出电压的稳定功率内环则快速跟踪功率的变化。坐标变换这里仅涉及电网电压abc坐标系到αβ坐标系的变换。在Matlab里坐标变换矩阵的实现代码可以这样写% abc到αβ坐标变换矩阵 C_abc2alpha_beta [2/3 -1/3 -1/3; 0 sqrt(3)/3 -sqrt(3)/3];有了这个变换矩阵我们就可以将abc坐标系下的电压值转换到αβ坐标系方便后续在αβ坐标系下进行所有计算。调制模块采用SVPWM空间矢量脉宽调制开关频率固定为20kHz。SVPWM调制在Simulink中有相应的模块可以直接调用当然我们也可以自己写代码实现其核心算法这里简单说下思路% SVPWM核心算法思路 Ts 1/20000; % 开关周期 % 计算参考电压矢量在αβ坐标系下的分量 Vref_alpha ... Vref_beta ... % 根据参考电压矢量确定所在扇区 sector determineSector(Vref_alpha, Vref_beta); % 计算各个开关状态的作用时间 T1 ... T2 ... T0 Ts - T1 - T2; % 生成SVPWM波 svpwmWave generateSVPWM(T0, T1, T2, sector);这段代码只是简单的框架实际实现中determineSector和generateSVPWM函数需要根据SVPWM原理具体编写。观测模块通过示波器观测同时将数据输出到工作空间以便于画图。在Simulink中添加一个To Workspace模块就可以很方便地将信号数据输出到Matlab工作空间方便后续用plot等函数进行绘图分析。仿真优点无需锁相环所有的计算都是在αβ坐标系下进行的。传统的一些方法依赖锁相环来获取电网相位信息而这里摆脱了锁相环简化了系统结构也提高了系统的稳定性和响应速度。开关频率固定传统的DPC需要用到滞环比较器从而开关频率不固定。但这次仿真能够固定开关频率为20kHz这有利于滤波器的设计和系统的电磁兼容性。仿真测试在仿真过程中我们在1.5s处改变电压给定值在2s处改变无功功率输出给定值。从仿真结果来看波形质量良好。这说明我们复现的这个基于三相整流器直接功率DPC控制的无锁相环电压控制系统具有较好的动态响应性能。Matlab/Simulink基于三相整流器直接功率DPC控制的无锁相环电压控制SCI1区论文复现 组成部分及功能 1.主电路由两电平整流器单L滤波器电网组成电网为三相电相电压有效值220 V频率50 Hz 2.控制模块采用电压外环功率内环控制 3.坐标变换仅含有电网电压abc坐标系到αβ坐标系的变换 4.调制模块采用SVPWM开关频率固定20kHz 5.观测模块示波器观测同时将数据输出到工作空间以便于画图。 仿真优点有两点 1.无需锁相环所有的计算都是在αβ坐标系下进行的 2.开关频率固定传统的DPC需要用到滞环比较器从而开关频率不固定该仿真能够固定开关频率 仿真在1.5s处改变电压给定值在2s处改变无功功率输出给定值可以看出仿真波形质量良好。通过这次复现不仅对三相整流器的直接功率控制有了更深入的理解也在Matlab/Simulink的使用上积累了更多经验。希望这篇博文能给对这方面感兴趣的朋友一些启发。