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06 电力电子仿真 MATLAB/Simulink

news 2025/12/15 23:58:01

文章目录

          • 01 单相半波整流电路
          • 02 单相全波整流电路（子系统封装模块）
          • 03 三相桥式整流电路（三相模块与示波器使用）
          • 04 相控与斩控交交调压（THD计算）
          • 05 Buck电路（PWM实现与闭环反馈）
          • 06 单端反激（离散系统仿真）
          • 07 隔离正激（仿真嵌入式c/c++）
          • 08 无源逆变器的控制

01 单相半波整流电路

搭建系统步骤

  • 1、找出元器件搭建主电路并连接；
  • 2、设置元器件参数；
  • 3、连接测量组件；
  • 4、设置仿真参数并运行
  • 5、数据分析处理（作图、分析）
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02 单相全波整流电路（子系统封装模块）

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03 三相桥式整流电路（三相模块与示波器使用）

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  • 锁相环PLL跟踪（初始值不用管）
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04 相控与斩控交交调压（THD计算）

相控使用晶闸管实现
斩控使用全控型器件
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交流输出电压波形质量THD

  • 在搭建simulink的过程中，我们不太关心元器件的具体参数，只是多针对器件的原理和电路进行仿真。
  • 相控形式
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  • 斩控形式
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  • 傅里叶分析（Thd）总谐波畸变率
    谐波判别：由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，
    谐波产生的原因：正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波
    主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等
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    电力电子中都是使用功率性器件，使用的是无源滤波的方法。
    此处对相控的输出进行LC滤波（L串联，C并联，L(5%以内)、C（谐振频率））
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    相控斩控的电压对比
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05 Buck电路（PWM实现与闭环反馈）

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  • 方法一 ：使用Pulse Generate进行波形发生。
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    功率元器件有损耗，导致电压达不到20V
  • 方法二：使用一个调制波（常数）和一个窄波（Repeating Sequence）进行比较
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  • 方法三：不研究调制的话，可以直接使用，，，，，推荐
    matlab关注的是原理和控制，而不是单纯的元器件上
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  • 闭环控制的方法：不使用的话，会有稳态误差ΔE，
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    闭环的位置式PID
  • 复合控制：加入开环控制
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    复合控制的结果，稳态来的更提前了，增量式PID
06 单端反激（离散系统仿真）

在现实的情况下，我们使用MCU等进行控制，使用采样的方式。
那么就会导致连续的模拟量变成了离散化
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  • 反激变换器原理
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  • 仿真搭建
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  • 连续改离散设置改颗粒山
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    离散量的采样，引入了零阶保持器
    最后加入z-1，跟我们显示中更加接近
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    现实中我们应该都用离散的量去仿真，这样更接近显现实中的控制情况
07 隔离正激（仿真嵌入式c/c++）
  • 正激变换器的由来
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  • 正激变换器的原理
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  • 仿真搭建
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    -》放大，观察励磁线圈是否进行了磁复位在这里插入图片描述
  • 现有的C语言使用在我们的仿真中
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    C2000的库，下载controlSUITE3.4.9setup的安装位置才有（c/c++的库文件）
    链接：https://pan.baidu.com/s/12iQFDyESCul1MRbpoIisTg
    提取码：68zy

当你写了代码，对自己的代码没有信心，那么此时你可以使用simulink进行仿真。你把你的嵌入式代码嵌入到模块中，与点典型的库模块进行比较下看看
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08 无源逆变器的控制

独立逆变（无源负载）和并网逆变（有源负载）

  • 独立逆变结构
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  • 独立逆变测量单元
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  • 独立逆变控制结构

设定稳态工作点的目的是，将大范围的非线性控制转换为小范围的线性化控制，使得调节器的负担减轻
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  • 独立逆变总体结构：
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  • 电机FOC控制框图
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    FOC调节流程：
    1、检测逆变桥是否正常（MOSFET)。不接电机，使用高级定时器输出6路互补PWM，改变占空比，测量UVW对地波形的占空比是否正常。
    2、测试相电流采样电路的功能
    1）不接电机，连续相电流采样，此时采样值为相电流为0时的值，此时值应该比较稳定，如果变化较大说明有问题。
    2）接上电机，给U相设置占空比为5%，V、W占空比为0，此时用万用表测量取样电阻上的电压值，应该已经有值。再用adc采样相电流，计算相电流采样极性和大小是否正常。
    **3、测试变换程序正确性。**其中矢量变换的核心其实就在Clark与Park变换上，通过这两个变换实现了直轴与交轴的解耦，但是用的官方的库可以不管，
    4、调试SVPWM模块。通过SVPWM模块可以把FOC的控制结果转换成定时器6个通道的占空比，从而驱动三相逆变模块控制定子绕组产生旋转磁场，拖动转子旋转。为了验证SVPWM模块的功能。产生开环的旋转磁场。
    1）把FOC其他部分注释掉，只保留反park变换和svpwm模块
    2）反park变换的输入参数有3个：vq=minval、vd=0、Angle=0，接电机上电，此时svpwm会有输出，电机有力，转子被锁定在当前电角度位置，如果没有力，说明vq太小了。
    3）将Angle由0开始，每次增加30°左右，此时电机会跟着旋转，且每次旋转的角度是相同的，记录下这个旋转的方向，这就是此系统固有的正方向。此时还还可以验证电机的磁极对数，用笔进行标注（若Angle重复增加N个周期后电机回到起始点），电机的极对数即为N
    5、调节电流环
    先D轴后Q轴
    D\Q 轴的PI是独立的，所以是分开来调的
    D轴PI调试：
    1、把速度环的PI都设定为0
    2、把Q轴的PI也设置为0
    3、把速度环的输出（参考值id、iq）也设定为0（其实这步是为了保险，其实PI设置为0就够了）
    4、电流环输出的Ud使用反馈回来的Ud，Uq自己手动给定
    5、给你D轴的P，慢慢调试I
    测试：查看反馈的Id是否在0附近波动，注意是很小的波动（空载0-0.5A成功）
    Q轴PI调试：把调试D轴得到的值直接用上
    1、把调试D轴的参数限制去掉，速度依然PI设定为0
    2、令速度环的输出参考值id为0，速度环的输出iq给定一个比较小的值
    3、给定Q轴的I，慢慢调试P（其实也可参考PID调参步骤）
    在很小的给定iq下，速度会跑到最高，加少量负载速度会下降
    6、速度环就PID常规方法调=调节

  • 独立逆变仿真搭建：
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    采样
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    控制
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    波形调制
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    scope显示Vo_abc
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  • 再控制模块基础上加上闭环
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    误差：Vref_d_dq0 - Vo_d_dq0
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    Vo_abc
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  • 在此基础上再加一个内环的负载电流（要控制什么量，就去找这个量的微分）
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    误差：Vref_d_dq0 - Vo_d_dq0
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    Vo_abc
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  • 再添加一个三相负载
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    Vo_abc和Io_abc:
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    误差：Vref_d_dq0 - Vo_d_dq0
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    并网逆变的仿真被老师鸽了（待续）

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