說明
基于單相電壓源型換流器的整流或逆變電路也是我們經常遇到電路拓撲,相比較于三相電路(小編已經介紹過三相整流或逆變電路),單相電路結構和控制相對較為簡單一些。理論上來說在不改變電路結構的情況下,隻通過改變控制就可以實作整流或逆變運作,考慮仿真的直覺性,以下将分别單獨對逆變和整流進行介紹。
單相無源逆變
單相逆變并網
單相整流電路
逆變電路控制仿真
逆變即将直流電壓通過換流器轉換一定大小成交流電,其中直流側可以是光伏、儲能等直流能源,也可以是通過整流得到。根據逆變後的交流電是否接電網,可以分為無源(逆變後直接接負載)逆變和有源逆變(接入電網)。本次将分别對無源和有源逆變進行仿真介紹。
(1)無源逆變仿真
無源逆變整體電路如下圖所示,直流側給定電壓為400V,交流側通過LC進行濾波。
單相無源逆變模型
控制部分采用交流電壓控制,給定的正弦波參考信号為期望得到的交流電壓信号,逆變後的交流電壓與給定電壓比較,經過PI後得到pwm的參考波,參考波與三角波比較,産生脈沖,控制框圖如下:
交流電壓控制
模型仿真結果如下,正弦波給定大小為220*sqrt(2),頻率為50HZ,開始交流側負載為20Ω,0.3s時,負載變為10Ω,運作仿真結果如下:
交流電流、交流側電壓
給定電壓與實際電壓
(2)有源逆變
有源逆變整體模型如下圖所示,直流側電壓為400V,交流電網電壓220V,50HZ。
逆變并網電路
電路中,由于直流側為穩定的直流電壓源,是以,控制可直接采用交流電流控制。可通過鎖相環得到電網電壓的相位,再進行正弦變換得到對應的機關正弦波形。(注:本文省去鎖相環,直接測量電網電壓,除以其幅值得到對應機關正弦信号。)對應電網電壓的機關正弦信号與給定電流進行比較,便可得到交流電流的參考值,交流電流參考值與實際電流進行比較,經過PI,得到PWM的參考波,控制框圖如下:
電流控制
模型仿真開始給定電流大小為40,0.3s後變為60,對應波形如下:
交流側電壓、電流波形
交流電路給定值與實際值
整流電路控制仿真
整流電路整體模型如下圖所示,交流側電壓為220V,50HZ。直流側給定電壓為400V,直流側負載20Ω。整流控制一般為雙閉環控制,外環為電壓環,穩定直流側電壓,内環為電流環,在雙閉環控制中會涉及到兩個PI,是以,增加了控制的複雜度,為大家便于了解,同時省去小編的勞動量,直接給出一個與本模型思路一緻的某度文庫連結:https://wenku.baidu.com/view/438da6224b73f242336c5fff.html
整流仿真模型
模型最終仿真結果如下:
直流側電壓
網側電壓、電流
總結
本次主要介紹了最常用到的單相換流器的三種用法及電路拓撲,并對常用控制進行說明,最後通過仿真進行簡單的模型驗證。