SPWM波控制单相逆变双闭环波控制单相逆变双闭环PID调节器调节器Simulink建模仿真建模仿真
PID调节器是逆变器中不可或缺的部分,PID调节器的好坏直接影响到逆变器的输出性能和带载能力。文中
构建了10 KVA的单相SPWM逆变器的Simulink模型,负载采用纯阻性载和整流载分别进行仿真。仿真结果表
明,在不同的负载情况下,该控制器鲁棒性强,动态响应快,输出电压总谐波畸变低。将此建模思想移植到10
K模块化单相UPS电源上,控制精度和准度,均能达到预期的效果。
随着电力行业的快速发展,逆变器的应用越来越广泛,逆变器的好坏会直接影响整个系统的逆变性能和带载能力。逆变器的控
制目标是提高逆变器输出电压的稳态和动态性能,稳态性能主要是指输出电压的稳态精度和提高带不平衡负载的能力;动态性
能主要是指输出电压的THD(Total Hannonic Distortion)和负载突变时的动态响应水平。在这些指标中对输出电压的THD要求比
较高,对于三相逆变器,一般要求阻性负载满载时THD小于2%,非线性满载(整流性负载)的THD小于5%.这些指标与逆变器的
控制策略息息相关。文中主要介绍如何建立电压双环SPWM逆变器的数学模型,并采用电压有效值外环和电压瞬时值内环进
行控制。针对UPS单模块10 kVA单相电压型SPWM逆变器进行建模仿真。通过仿真,验证了控制思路的正确性以及存该控制
策略下的逆变器所具有的鲁棒性强,动态响应快,THD低等优点。并以仿真为先导,将其思想移植到具体开发中,达到预期
效果。
1 三电平逆变器单相控制模型的建立
带LC滤波器的单相逆变器的主电路结构如图1所示。图1中L为输出滤波电感,C为滤波电容,T1,T2,T3,T4分别是用来驱动
IGBT的三电平的SPWM波,U0为输出负载两端的电压。在建立控制系统的仿真模型时,需要采集负载两端的电压与实际要求
的电乐值做比较,然后通过调节器可以得到所需要调节的值。在此仿真模型中,驱动波形采用的是三电平的SPWM波形,具
体的产生原理在这不做详细描述。在Matlah的Simlink库中SPWM波的产生如图2所示,这里调制比设为0.8.
图1 三电平逆变器单相主电路
图2 四相SPWM产生电路
在B1,B2,B3,B4端口用模拟示波器观察其波形,结果如图3所示。