简单介绍几个常用系统并用mathcad搭建数学模型

发布时间:2024-08-06  

1.概述:

电力电子技术利用功率半导体及其电路实现电能变换与控制的技术,在电能生产、传输、存储、变换、控制的各个环节都有很多典型应用。例如分布式发电系统与微电网,超级电容器与电化学储能系统,电力谐波抑制与无功补偿装置,电机变频调速系统等....系统与应用繁多,又千差万别,但它们有一个共同点,就是具有一定的功能。自身各部分互相依赖、互相制约。且系统本身按照人预定的要求控制设备,使之具有一定的状态和性能。简单介绍几个常用系统并用mathcad搭建数学模型。


2.系统控制简介:

根据自动控制理论,系统控制按其结构可分为开环控制系统(被控量对系统没有控制作用)、闭环控制系统(被控量直接或间接参与控制)。开环控制系统稳定但精度低,闭环控制精度高但系统不稳定可能会振荡。这个问题最早在瓦特发明飞球调节器就引起人们注意。为了发挥开环与闭环控制的优点,克服缺点一般同时使用开环与闭环控制。

图片

并网逆变器控制框图

上图是基于并网逆变器,以功率外环与电流内环双闭环为例的P Q控制典型基本控制框图。框图右边输入Pref,Qref两个变量经过PI控制器进行反馈调节,PI控制器输出给反park、clarke模块,坐标变换模块输出abc给SVPWM模块作用到三相逆变器,使逆变器的P有功功率和Q无功功率,均按其设定值输出。而PI控制器的反馈量是电网功率与电流。其实现步骤大概如下:

  1. 采样电网电压与电流 Uabc Iabc ,用Uabc进行锁相(PLL)供坐标变换用;

  2. 用Iabc Uabc通过clarke、park变换输出UαUβIαIβ;

  3. UαUβ IαIβ给PQ瞬时功率计算模块,计算输出有功无功功率;

  4. 计算输出功率与设定Pref,Qref的误差与内环电流给定值Iqref/Idredf

  5. Iqref/Idredf经过PI控制器输出与电网电流IαIβ比较计算误差;

  6. 误差再使用解耦和PI控制器实际会加限幅输出控制系数Pmd qmd;

  7. Pmd qmd给SVPWM模块作用到三相逆变器;

逆变器输出设定的P有功功率和Q无功功率;

图片

电压型整流器控制框图

上图是基于电压型PWM整流器。以电压外环与电流内环双闭环为例的典型基本控制框图。框图左边输入Vref经过PI控制器进行反馈调节,PI控制器输出给交流电流内环参考。电流内环控制器输出给反park、clarke模块,坐标变换模块输出abc给SVPWM模块作用到三相整流器,使整流器直流母线电压恒定,交流电流为给定幅值和相位的电流实现功率因数控制。而PI控制器的反馈量是直流侧电压与电网电流。其实现步骤大概如下:

  1. 采样电网电压与电流 UabcIabc 用Uabc进行锁相(PLL)供坐标变换使用;

  2. 用Iabc通过clarke、park变换输出IαIβ

  3. 采样直流侧电压Vdc,计算与设定值Vref误差与电流环参考值Idref

  4. Idref经过PI控制器输出与电网电流IαIβ比较计算误差

  5. 误差再使用解耦和PI控制器输出电压控制矢量Ud

  6. Iq设定值与电网无功电流Iq 计算误差用PI控制器输出电压控制矢量Uq

  7. Ud Uq给SVPWM模块作用到三相整流器

  8. 整流器输出设定的Vdc和单位功率因数

图片

上图是SVPWM空间矢量基于电机控制,以电机位置、速度与电流三闭环为例的典型基本控制框图。框图左边输入Iq_ref, Id_ref,两个变量经过PI控制器进行反馈调节 ,PI控制器输出给反park变换(2r/2s)模块,2r/2s模块输出UαUβ给SVPWM模块作用到三相逆变器上进而控制电机。而PI控制器的反馈量是电机电流采样,其实现步骤大概如下:

电机三相电流Ia,Ib,Ic,因为Ia+Ib+Ic=0,所以实际采样Ia,Ib。

  1. Ia,Ib,Ic经过clarke变换为Iα Iβ。

  2. Iα Iβ经过Park变换为Id,Iq。;

  3. 计算Id,Iq与Id_ref,Iq_ref的误差。

  4. 将上述误差输入两个PI控制器。得到输出控制电压Ud,Uq。

  5. Ud,Uq经过反park变换输出UαUβ。

  6. 将UαUβ与Iα Iβ输入给电机位置和角度估算器,估算新的角度计算下个电压矢量位置。

  7. 通过使用新的角度, 将PI控制器的输出值逆变到静止参考坐标系。该计算将产生下一个正交电压值Uα和Uβ。

  8. Uα和Uβ输出给SVPWM模块作用到三相逆变器上进而控制电机。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

我们与500+贴片厂合作,完美满足客户的定制需求。为品牌提供定制化的推广方案、专属产品特色页,多渠道推广,SEM/SEO精准营销以及与公众号的联合推广...详细>>

利用葫芦芯平台的卓越技术服务和新产品推广能力,原厂代理能轻松打入消费物联网(IOT)、信息与通信(ICT)、汽车及新能源汽车、工业自动化及工业物联网、装备及功率电子...详细>>

充分利用其强大的电子元器件采购流量,创新性地为这些物料提供了一个全新的窗口。我们的高效数字营销技术,不仅可以助你轻松识别与连接到需求方,更能够极大地提高“闲置物料”的处理能力,通过葫芦芯平台...详细>>

我们的目标很明确:构建一个全方位的半导体产业生态系统。成为一家全球领先的半导体互联网生态公司。目前,我们已成功打造了智能汽车、智能家居、大健康医疗、机器人和材料等五大生态领域。更为重要的是...详细>>

我们深知加工与定制类服务商的价值和重要性,因此,我们倾力为您提供最顶尖的营销资源。在我们的平台上,您可以直接接触到100万的研发工程师和采购工程师,以及10万的活跃客户群体...详细>>

凭借我们强大的专业流量和尖端的互联网数字营销技术,我们承诺为原厂提供免费的产品资料推广服务。无论是最新的资讯、技术动态还是创新产品,都可以通过我们的平台迅速传达给目标客户...详细>>

我们不止于将线索转化为潜在客户。葫芦芯平台致力于形成业务闭环,从引流、宣传到最终销售,全程跟进,确保每一个potential lead都得到妥善处理,从而大幅提高转化率。不仅如此...详细>>