06 电力电子仿真 MATLAB/Simulink

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）
  
  
  
  
  

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）

• 锁相环PLL跟踪（初始值不用管）
  
  

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

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
  
  
• 斩控形式
  
  
  
  
• 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
  
  
  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））
  
  
  相控斩控的电压对比
  

05 Buck电路（PWM实现与闭环反馈）

• 方法一 ：使用Pulse Generate进行波形发生。
  
  
  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
  
  
  
• 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
  
  
• 闭环控制的方法：不使用的话，会有稳态误差ΔE，
  
  
  
  闭环的位置式PID
• 复合控制：加入开环控制
  
  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

• 反激变换器原理
  
• 仿真搭建
  
  
• 连续改离散设置
  
  
  
  
  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
  
  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
  
• 正激变换器的原理
  
  
• 仿真搭建
  
  
  -》放大，观察励磁线圈是否进行了磁复位
• 现有的C语言使用在我们的仿真中
  
  
  
  
  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

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
  
• 独立逆变测量单元
  
• 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

• 独立逆变总体结构：
  

• 电机FOC控制框图
  
  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：
  
  采样
  
  控制
  
  波形调制
  
  scope显示Vo_abc
  

• 再控制模块基础上加上闭环
  
  误差：Vref_d_dq0 - Vo_d_dq0
  
  Vo_abc
  

• 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）
  
  误差：Vref_d_dq0 - Vo_d_dq0
  
  Vo_abc
  

• 再添加一个三相负载
  
  Vo_abc和Io_abc:
  
  误差：Vref_d_dq0 - Vo_d_dq0
  
  
  并网逆变的仿真被老师鸽了（待续）