【仅供参考】
【2022.11西南交大电力电子仿真】
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????????采用单极性调制法,按老师PPT(如下图)所示进行单相桥式SPWM逆变电路的搭建。
????????仿真要求建立直流输入电压330V,交流输出电压有效值220V、频率50Hz,载波频率5kHz的单相桥式SPWM逆变电路。若三角载波的幅值为1V,则根据老师PPT(如下图)可知正弦调制波的幅值应该为1V*220V*1.414/330V≈0.9428V。
????????搭建仿真电路如图:
????????通过MATLAB中的8通道Scope示波器模块,可观测到载波uc、调制波uf1、调制波uf2、控制信号uT1、uT2、uT3、uT4的波形如图:
????????根据仿真结果,测得输出电压周期为20ms,即输出交流电压频率为50Hz;测得输出电压有效值(由输出电压Uo通过RMS模块得到)稳定在217.8V附近,与理论值相差不超过1%。负载电压、负载电流、输入电流波形如图:
????????通过加入Breaker断路器模块,使负载电阻分别于0.625s与1.875s时并联上20Ohms的电阻,使整体负载值由20Ohms突变为10Ohms;于1.25s断去并联支路,使整体负载值由10Ohms突变为20Ohms。(题目仅要求由20Ohms突变为10Ohms的情况,但本人想测试由10Ohms突变为20Ohms时控制器是否也能使输出电压达到预期效果)即使负载值于0~0.625s、1.25s~1.875s时保持在20Ohms;于0.625s~1.25s、1.875s~2.5s时保持在10Ohms。PI控制器中的KP=0.1、KI=500。
????????搭建仿真电路如图:
????????由可观测知:在开环控制下,负载值为10Ohms时,输出电压有效值稳定在211.2V左右;负载值为20Ohms时,输出电压有效值稳定在217.8V左右。均不能达到预期值。在负载值由20Ohms突变为10Ohms时和由10Ohms突变为20Ohms时,均会产生较大波动,其瞬时偏差电压最大可达11V。
????????而对比之下,闭环控制下,负载值不管为10Ohms还是为20Ohms,其输出电压有效值都能稳定在220V,如出现偏差,偏差电压值仅为0.1V。仅在负载值由20Ohms突变为10Ohms时,会产生波动,其持续时间仅为0.02s,波动电压最大瞬时偏差值为6V;而负载值由10Ohms突变为20Ohms时,输出电压有效值几乎没有波动。可见闭环控制下,控制效果良好。
????????在闭环控制(左侧)与开环控制(右侧)分别控制下,输出电压、输出电流、输入直流电流与输出电压有效值变化波形对比如下图: