三相逆变器设计与仿真.docx
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三相逆变器设计与仿真
三相逆变器设计与仿真
三相逆变器设计与仿真
1.设计
数据要求
输出电压V0:
220V
输出频率f:
50HZ
负载功率因数cosφ:
0.8-1
过载倍数:
1.5倍
输出功率P0:
6KVA
负载参数的计算
负载输出部分电路图,如图所示
负载输出电路
负载电阻最小值计算
当cosφ=1时,负载电阻计算计算公式为公式(3-1);当cosφ=0.8时,负载电阻计算公式为公式(3-2)
(3-1)
(3-2)
负载电感最小值计算
负载无功功率
为
负载电感感抗
为
三相逆变器电路
三相逆变电路
滤波电感计算
1.滤波电感的作用
1).减小输出电压的谐波电压2).保证滤波电压的传输
2.设计滤波器时应该注意以下问题
1).滤波电路固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率(例60倍频)
2).
应该远小于1(即
)
3).
应较小
根据设计滤波器时要注意的问题要求而选择
滤波电感L为
实际取值为5mH
所以滤波电感感抗
为
滤波电路的固有频率
为
满足要求
逆变电路输出电压
滤波及负载部分电路图,如图所以
滤波及负载部分电路图
在过载1.5倍的情况下:
时(即纯阻性)
电感电流
与
间的夹角
为
电感电流
为
电感
上的压降
为
逆变电路的输出电压
为
时(即阻感性)
负载电感电流
与滤波电容电流
之差为
与
之间的夹角
为
电感电流
为
电感
上的压降为
为
逆变电路的输出电压
为
主开关器件的耐压
主开关器件的耐压根据所有工作情况下的最高电压考虑,主开关器件所承受的最高电压一般出现在输入电压最高、输出负载最轻时,选主开关器件耐压为实际工作电压的2倍。
取逆变电路在过载情况下的输出电压的2倍,即225.363*2=450.726V。
在留有一定裕量下,实际选650V耐压的开关器件。
输出滤波模型
输出滤波电路图,如图所示
输出滤波电路
根据输出滤波电路写出如下关系式
将式上面公式变换形式后的式下面公式
根据上面公式画出输出滤波仿真模型,如图所示
输出滤波仿真模型
输出电压Vo与输入电压Vi的关系式为
三相逆变器的控制策略
在给定输入Vi与负载扰动输入io共同作用下下,闭环输出Vo(s)为
其闭环特征方程
为
主导极点
为
非主导极点
为
期望的特征方程
为
根据极点配置法求解,得
是阻尼比
是自然振荡频率
为滤波电感
为滤波电容
当
、
、
、
时,代入到公式中求得
Kp=9.15Kd=0.02Ki=20658
双闭环控制系统
将滤波电感电流或滤波电容电流瞬时值作为反馈量引入控制系统,设置电流内化改善系统动态性能
双闭环控制系统仿真模型有三种情况,如图所示
双闭环控制系统仿真模型
如图所示,模型中负载扰动在内环之外,其优点是能方便的实现逆变器的过流保护,但对负载扰动的抗干扰性弱。
双闭环系统闭环特征方程
为
四阶系统期望闭环主导极点
为
非主导极点
、
为
期望的四阶系统特征方程
为
根据极点配置法求解,得
将
,代入公式求得
a0=6.5*10∧9a1=3*10∧6a2=700a3=0.03
K2p=307K2i=50K1p=2.521K1f=5477.543
2.仿真
三相逆变器电路simulink仿真图
仿真结果
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