Matlab跟Simulink在自動控制上的應用DATE\@"yyyy/M/d"2024/10/6吳偉豪NUMPAGES3Matlab跟Simulink在自動控制上的應用吳偉豪生機三乙0914398摘要本文闡述了基於三電平VSR(電壓型PWM整流器)的基本原理實現。在此基礎上提出了基於SVPWM調製技術的控制算法。在MATLAB語言跟SIMULINK仿真環境下，對三電平VSR進行了系統仿真，證明理論的正確性。關鍵詞：三電平電壓型PWM整流器仿真前言傳統整流器存在諧波電流大，功率低的缺點，有些已經不符合最新國家標準。研究新一代具有輸入電流為正弦、諧波含量低、高功率的AC/DC變換器已經是勢在必行，VSR(電壓型PWM整流器)就是其中一種。三電平VSR因為其接近於完美的功率而成為其研究焦點。三電平VSR主電路原理三電平PWM高壓整流主電路如圖1所示，交流側由三個電感跟三個橋臂構成，三個電感主要起傳遞能量(從AC側到DC側)，兼有電流濾波功能：每個橋臂由四個IGBT及一組箝位二極管(如A臂為Da1、Da2)構成，IGBT上反並聯的二極管為IGBT的寄生二極管：從橋臂上下直流側有兩個完全相同的濾波電容器C1、C2，它們在濾掉直流側高次諧波的同時還起箝位作用，後面的負荷RL為感性負載。圖1三電平VSR主電路圖MATLAB語言跟SIMULINK仿真結果在MATLAB/SIMULINK的環境下，本文做了如下參數的仿真：電網參數：Vsm=311V，f=50Hz；交流側參數：Ls=3.5mH,Rs=0.7Ω；直流側參數為：Cd1=Cd2=1000μF，Lo=1mH；輸出功率Pout=2kW；採樣頻率fs=1300Hz。基於MATLAB/SIMULINK的仿真建模邏輯框圖如圖2所示。圖2基於MATLAB/SIMULINK的仿真建模邏輯框圖實驗結果的網側電壓、電流及直流側電壓波形如圖3所示圖3基於MATLAB/SIMULINK的仿真－網側電壓電流及直流側電壓波形從仿真結果可以看出，採用三電平SVPWM控制策略，使空間矢量V直接控制交流輸入側電流ia的相位，動態跟蹤交流輸入側電壓Va，使交流側ia與Va同相位，可以在理論上實現功率因數為1，即單位功率因數運行；由於三電平VSR主要能量轉換部件為交流側的進線電抗(電感)，它的數值一般在mH的數量級，這樣較大的電感在換流的同時，又是很好的電流濾波器，大大降低了交流側總諧波含有量。另外，VSR的另一個能量轉換部件：直流側C1、C2的數值一般在1000μF～6000μF之間，這樣較大的電容對直流側的電壓有著良好的平波效果。從圖3我們可以看出，在穩態階段，Vdc的波動是可以忽略的。這樣，在理論上，從交流側而言，三電平SVR實現了單位功率因數和濾除諧波的雙重功能。由三電平VSR的電路拓撲圖中不難看出：單單從單相橋臂來看，VSR可以看成是一個升壓斬波電路。所以，三相VSR的直流側輸出較之其交流側，也起到升壓的效果。結論SVPWM調製算法是VSR的一個重要的關鍵環節，它決定著整個控制策略的成敗。本文根據三電平SVPWM控制策略，對VSR的SVPWM調製算法予以研究，並通過MATLAB/SIMULINK的仿真，驗證了所提出的空間矢量調製算法的正確性，為進行實際工控系統的設計和研究提供了理論指導。參考文件黃漢邦譯.BenkaminC.Kuo原著.民86.自動控制系統AutomaticControlSystems7th.ISBN:957-636-543-0.東華書局.條碼號C0004532索書號448.9007786。李宜達.民85.控制系統設計與模擬.全華科技圖書.ISBN:957-21-2339-4條碼號03238023。自動控制HYPERLINK"http://content.edu.tw/vocation/chemical_engineering/tp_ss/content-wa/wchm3/wpage3-4.htm"http://content.edu.tw/vocation/chemical_engineering/tp_ss/content-wa/wchm3/wpage3-4.htm