????自动化与仪器仪表
ZIDONGHUAYUYIQIYIBIAO????????????????????2005年第6期(总第122期)????文章编号:1001-9227(2005)06-0073-03 基于Matlab的三相电压型PWM整流器建模与仿真 胡学芝
(黄石理工学院自动化系",湖北黄石,435003)
摘",要:叙述了建立三相电压型PWM整流器的数学模型。在此基础上,使用功能强大的MAT",LAB/SIMULINK软件进行了仿真,仿真结果证明了方法的可行性。 关键词:整流器;脉宽调制;解耦控制;PI调节
器;SimulinkABSTRACT:Inthispaper,amethematicalmodelofthethree-phasevoltage-typePWMrectifierissta",blished.Onthebaseofthemode,lthesimulationisdonewithMatlab/simulink.Theresultsvertifiedthecor",rectionofcontrollingsolution.
KEYWORDS:Rectifier;PWM;Decouplingcontro;lPIcontroller;Simulink中图分类号:TP214文献标识码:B ??所以有:UNO=
(sa+sb+sc)udc(3)3
采用空间坐标变换概念,进行坐标变换。以输入 0",引",言
由于高频PWM整流器可以提供正弦化低谐波的输入电流、可控功率因数及双向能量流动,因此得到人们关注。本文依据PWM整流器控制关系,建立了三相电压型PWM整流器在a、b、c坐标系的数学模型,并经坐标变换得到了三相电压型PWM整流器的d、q坐标系下的数学模型,并使用MATLAB中的SIMULINK进行了仿真研究,给出了仿真结果,仿真结果反映了PWM整流器的实际工作状况,验证了该模型的正确性。1",PWM整流器数学模型建立
如图1所示为三相PWM整流器主电路拓扑结构,可得三相静止坐标系a、b、c下的方程为:
dia
usa=L+Ria+saudc+UNO dtdib
usb=L+Rib+sbudc+UNO dt (1) dic
usc=L+Ric+scudc+UNO dtdudcc=saia+sbib+scic-i
L
dt其中sa、sb、sc分别表示三相桥臂的开关函数,s=1代表上管通,下管关;s=0代表下管通,上管关。且对
usa+usb+usc=0
(2)三相对称平衡且无中线系统有:
ia+ib+ic=0
收稿日期:2005-03-16
电压矢量的位置为d轴正方向,即取三相输入电压为:
usa=Umcos",t
usb=Umcos(",t-120",)usc=Umcos(",t-240",)得d-q坐标系下的表示为: [1][2] (4)
usd=Umusq=0 (5)
则对(1)式进行park变换得PWM整流器在d-q坐标系下方程: did
usd=Um=L+Rid-",Liq+sdudc dtdiq
usq=0=L+Riq+",Lid+squdc(6) dtdudci=-c+sdid+sqiqL dt22
[scos",t+sbcos(",t-120",)3a +sccos(",t-240",)]sd= 其中,
sq=[-sasin",t-sbsin(",t-120",) 3
-scsin(",t-240",)]
(7)
2",仿真模型及仿真结果
图2是三相坐标系下PWM整流器的simulink模型,它采用状态空间的形式建模,其中: 73
R1??L
L??A=,B=,R10",-0",1??
00",C=0??1,D=0",
-1",-
-电容470",F,负载电阻50",。仿真结果如图4、图5所示,(电容电压波形比例为1:2),图4为稳态时的整流波形,为稳态波形。图5是负载由逆变转入整流时的波形,为动态波形。
(usa+usb+usc)(sa+sb+sc))-(sc-)udc33
图3是按传递函数形式建立的两相同步d-q坐标系下的模型,sd、sq由(7)式得到。 整流器控制系统采用电压外环和电流内环的结构,并令q轴电流给定值为零,使功率因数为
1。系统仿真参数为:输入三相交流380V,输入电感6mH,输出(usb-=且输入控制量u为:uaconu=ub(usa+usb+usc)(sa+sb+sc)(usa-)-(sa-)u
dc333",结",论本文将matlab/simulink应用于PWM整流器的建模和仿真,仿真结果反应了PWM整流器的动态和稳态(下转第31页)
",设备集成:InTouch提供了各种32位I/OServ",er,这些开发公司包括Allen-Bradley、Siemens、Modi",con、Opto22、SquareD等等。所有WonderwareServer都提供了微软DDE通信功能,以及可以用来与任何Windows应用程序通信的Wonderware的SuiteLink协议。FactorySuite工具箱还允许用户开发新的、私有的I/O或SuiteLink服务器;
",图形用户界面(GUI):InTouch允许用户使用易于理解和配置的工具为他们的应用程序快速开发定制的屏幕。系统提供了一个常用图形对象库,使用此图形库,用户可以轻而易举地创建生动的屏幕显示;
",分布式报警子系统:InTouch的新的分布式报警子系统极大地提高了信息的质量,同时缩短了配置所需的时间。4.2",监控系统组态软件
监控系统组态软件是基于InTouch开发环境的应用软件,我们利用这种开发环境为用户量身定做了一套与本次工程完全一样的一个交互式、界面友好的监控组态系统。
系统组态软件具有以下功能:
",系统结构组态:InTouch系统提供了用户极其方便的构成控制系统的方式,其开放的环境使用户只需轻轻点击鼠标即可完成全部的工作;
",测量数据组态:在InTouch灵活开放的构成环境,允许您在系统组态画面中对任何一处测量数据自定义控制,方便用户对系统参数全面了解;
",历史数据组态:在InTouch中提供了众多的Ac",tiveX控件,用户可以通过这些控件调用SQL数据库中的数据,然后为标记值画出趋势图,并动态的显示在系统界面中;
",控制功能组态:监控系统组态软件提供了丰富的控制组态功能,方便的犹如搭积木一般,用户只需按照系统的提示即可完成全部的工作;
",图形文件组态:在本组态软件中提供了大量的图形文件系统,用户可用这些图形文件系统组态成任何一幅系统控制界面;
",显示组态:系统提供了一个常用图形对象库,使用此图形库,用户可以轻而易举地创建生动的屏幕显示4.3",监控系统应用软件
在监控系统开发软件中,我们为用户量身定做了一套应用软件,这套应用软件提供了一个交互式的图形、菜单化控制系统,整个系统具有以下功能:
",可视化、交互式的系统画面;",完善的系统帮助画面;",详细的统计、查询系统; ",灵活可靠的系统控制组态功能;",安全可靠的分布式报警子系统。5",双机热备系统
近年来随着计算机技术的飞速发展,服务器的性能有了大幅度的提升,服务器作为处理关键性事物的业务主机已经成为可能。对于要求有高可靠性和高安全性的系统我们采用了两台研华工控机组成双机热备系统的方案。所谓双机热备就是一台主机为工作机,另一台主机为备份机。在系统正常情况下,工作机为信息系统提供支持,备份机监视工作机的运行情况(工作机也同时监视备份机是否正常,有时备份机因某种原因出现异常,工作机可尽早通知系统管理工作人员解决,确保下一次切换的可靠性)。当工作机出现异常,不能支持信息系统运营时,备份机主动接管工作机的工作,继续支持信息的运营,从而保证信息系统能够不间断地运行。 6",结束语
黄山景区供水自控系统考虑以后的扩展,软硬件的配置采用开放式结构,并在系统资源方面增加适当的冗余,对今后整个供水系统进行全自动控制监测实现可靠的无缝对接。供水工程监控调度自动化系统可实现实时数据采集与监测、供水设备自动化控制、现场设备安全闭路监视、水文水质监测及供水调度。 (上接第74页)
工作状况,仿真波形理想,证实了模型的正确性,为进一步实验研究提供了依据。 参考文献
1",V.BlaskandV.Kaura.Anewmathematicalmodelandcontrol ofathree-phaseac-dcvoltagesourceconverter.IEEETrans. PowerELECTRON.vo.l12,pp.116-123,Jan.1997
2",陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,1992
3",陈坚.电力电子学-电力电子变换和控制技术[M].北京:高等教育出版社2002 4",熊健等.空间矢量脉宽调制的调制波分析[J].电气自动化,2002(3):7-17 31