高等电力电子学(仿真)课件.ppt

高等电力电子学;提纲;1、概述;1.2 计算机仿真的意义;1.3 电力电子电路计算机仿真方法简介;1.3.1 计算机仿真的一般过程;1.3.2 计算机仿真时如何处理电力电子开关的模型？（方法1）;1.3.2 计算机仿真时如何处理电力电子开关的模型？（方法2）;1.3.2 计算机仿真时如何处理电力电子开关的模型？（方法3）;1.3.2 计算机仿真时如何处理电力电子开关的模型？（方法3续1）;1.3.2 计算机仿真时如何处理电力电子开关的模型？（方法3续2）;1.3.2 计算机仿真时如何处理电力电子开关的模型？（方法4）;1.3.2 计算机仿真时如何处理电力电子开关的模型？（方法5）;1.3.2 计算机仿真时如何处理电力电子开关的模型(小结);1.4 小结;2 MATLAB用于电力电子电路仿真举例;2.1 MATLAB简介（续1）;2.1 MATLAB环境下PWM逆变电源的仿真;2.2 开环SPWM的仿真;2.2 开环SPWM的仿真（续1）;2.2 开环SPWM的仿真（续2）;（续2）;SPWM逆变桥模型;滤波器模型;滤波器模型(续）;负载模型;逆变电源开环仿真模型（inverter_oc程序）;逆变电源逆变桥仿真模块的其他处理方法;SPWM逆变桥仿真模块的状态空间模型;SPWM逆变桥仿真模块的状态空间模型（续1）;SPWM逆变桥仿真模块的状态空间模型（续2）;SPWM逆变桥仿真模块的状态空间模型（续3）;逆变器滤波器仿真模块的其他处理方法;逆变器滤波器仿真模块的其他处理方法（续）;2.3 SPWM逆变电源闭环仿真;各种负载情况仿真的考虑;状态空间平均模型;控制器考虑;数字控制器有两种设计方法： 1）模拟化方法：如果采样周期足够小，把基于连续系统设计的模拟控制器离散化来得到数字控制器，为模拟化方法。这种数字控制器设计方法只是一种近似处理，而且也不能实现只有数字控制特有的控制策略。例 PI控制器 Z变换 Z域传函 PD控制器Gc(s)=kp+kd*s 后向差分法 Z域传函 2）直接数字法：就是对加采样保持器的被控对象离散化模型进行数字控制器设计。直接数字法在保持系统稳定的同时可得到更宽的控制带宽，这个优点在多环系统或采样周期较大时变得更为显著，所以数字控制器最好采取直接数字化方法设计。;逆变器离散时间模型;离散化方法 后向差分法 前向差分法（此法不推荐使用 ） 双线性变换法 频率予曲折双线性变换法 脉冲响应不变法 阶跃响应不变法 零极点匹配法 ; 对于离散控制系统，选择合适的采样频率非常重要。控制系统跟随输入的能力极大地依赖于采样频率，采样频率越高离散系统的性能越接近连续系统，但成本也就越高，因此采样频率的选择必须在系统性能要求与成本之间折衷考虑。已有的研究表明，采样频率需不小于输入信号中最高频率分量的8至10倍。若是欠阻尼系统，则在输出的一个衰减振荡周期中采样8至10次；若是过阻尼系统，则在暂态响应的上升时间范围内采样8至10次。也就是说，采样频率可以选为闭环频率响应特性中带宽的8至10倍。;带数字控制器电力电子电路仿真举例;三相逆变器 三相逆变器的SPWM产生模块由三个半桥组成（例dqo_instclose3.mdl中的subsystem2）；;三相逆变器 三相逆变器的SPWM产生模块由三个半桥组成（例dqo_instclose3.mdl中的subsystem2）；;三相逆变桥模型;三相逆变器（续） 控制器 可以在abc（例abc_instclose2.mdl）或dqo坐标系（例dq0_instclose3. mdl)下进行控制，如果在abc或dqo坐标系中需要三个控制器，如果在dq坐标系（例dq_instclose.mdl）中只需要两个控制器； 不平衡三相电量对称分量法分解 ;三相对称分量分解模型 例dqo_instclose3.mdl中的subsystem3;三相逆变器负载： 平衡线性负载 不平衡线性负载 平衡非线性负载，如三相整流负载（dq0_pipi3. mdl中subsystem4中的Three Phase Rectifier Load） 不平衡非线性负载，如单相整流负载（con_pid2. mdl中单相全桥二极管整流负 载） ;2.4 SPWM逆变电源控制特性计算机分析;b) 输出电压—输入电压闭环频率响应 例PID控制时 随L、C、r变换情况（例c