Этот пример показывает влияние потери времени и полупроводниковый отказ в трехуровневом конвертере PWM.
Эта модель представляет две идентичных схемы, моделируя 50 кВт, 380 В, 50 Гц, трехфазный, трехуровневый инвертор. Инвертор IGBT использует метод SPWM, (несущая частота на 8 кГц), чтобы преобразовать мощность постоянного тока от +/-200Vdc источник к 220-вольтовому AC, 50 Гц. Инвертор питает активную нагрузку на 50 кВт через 75kVA 220/380V преобразователь. Фильтры L-C используются в конвертере вывод, чтобы отфильтровать гармонические частоты Fh, сгенерированный в основном вокруг множителей 8 кГц, переключающих частоту (Fh=n*8000 +/-k*50Hz). 12 импульсов инвертора, требуемых инвертором, сгенерированы блоком PWM Generator. Система действует в разомкнутом цикле в постоянном индексе модуляции.
Схема 1 использование Трехуровневый Мостовой брус, чтобы смоделировать инвертор. Схема 2 человека использования IGBT и диодные блоки. Потеря времени моделируется с блоком On/Off Delay, и это применяется на схему 1 только.
Сравнение результатов симуляции с Трехуровневым Мостовой брусом и созданным пользователями конвертером - никакая потеря времени
1. Установите Ручной блок switch на его верхнее положение отключать эффект потери времени на схему 1. 2. Запустите симуляцию и наблюдайте инвертор и загрузите напряжения схемы 1 и схемы 2, которые накладываются на Scope1. 3. Если симуляция завершается, откройте Powergui и выберите FFT Analysis, чтобы отобразить спектр частоты сигналов, сохраненных в структуре ScopeData1. 4. БПФ будет выполняться на последнем цикле выбранного сигнала. Можно анализировать любой инвертор напряжения (избранный вход Vab_inv_1_2) или загрузить напряжения (избранный вход Vab_load_1_2). Выберите Signal номер 1 или Сигнал номер 2 анализировать напряжения схемы 1 или схемы 2 и щелкнуть демонстрирующийся, чтобы наблюдать спектр частоты на 0-25000 Гц.
Как ожидалось, в инверторе вывод, гармоники наблюдаются вокруг множителей переключающейся частоты (8 кГц). На терминалах загрузки эти высокочастотные гармоники значительно уменьшаются фильтрами LC. Кроме того, обратите внимание, что фильтры LC создают резонанс, который производит дополнительные гармоники приблизительно 4,4 кГц. Основное и Общее гармоническое искажение (THD) компонента отображено выше графика спектра. Для обеих схем THD составляет 1,27% на стороне загрузки, и основное напряжение является 380-вольтовой RMS (537,6-вольтовый пик).
Влияние потери времени на основном напряжении и гармоническом искажении
В трехуровневом полученном напряжением конвертере (VSC) с помощью идеальных переключателей две пары импульсов, отправленных в каждую руку, могли быть дополнительными. Например, для фазы A, IGBT1 дополнителен из IGBT3, и IGBT2 дополнителен из IGBT4. Однако в практическом VSCs выключение полупроводниковых переключателей задерживается из-за эффекта устройства хранения данных. Поэтому задержка нескольких микросекунд (время устройства хранения данных + запас прочности) требуется, чтобы позволять полное исчезновение IGBT, который выключен перед включением другого IGBT. В противном случае короткая схема могла закончиться на шине DC.
5. Установите Ручной блок switch на его более низкое положение. 6. Запустите симуляцию и сравните две формы волны напряжения загрузки на Scope1 и их основные ценности на двух блоках Отображения. 7. Сделайте анализ БПФ с блоком Powergui. Вы отметите, что потеря времени уменьшает основной компонент и увеличивает искажение.
Результаты анализа частоты получены в итоге в таблице, показанной в модели. Эта таблица показывает, что амплитуда основных характеристических частот увеличения (на приблизительно 8 кГц) немного (от 0,74% до 0,82%), когда потеря времени используется. Увеличение THD вызывается в основном введением не характеристические низкочастотные гармоники (в основном 5-й и 7-й).
Симуляция диодного отказа дает сбой в трехуровневом конвертере
8. Установите ручной переключатель на его верхнее положение отключать потерю времени и для этих двух инверторов, чтобы сгенерировать идентичные формы волны. 9. Откройте Трехуровневый Конвертер (Подробная) подсистема. Обратите внимание на то, что идеальный блок switch маркировал D5 Open, соединяется последовательно с нейтральным фиксирующим диодом D5 фазы A. 10. Откройте меню блока Stair Generator и в параметре Времени, измените 100 множителей на 1. Блок теперь закажет переключатель, открывающийся в t=0.25 s, таким образом моделируя диодный отказ в разомкнутой цепи. 11. Запустите симуляцию и схему сравнения 1 и схема 2 формы волны на Scope1.
Диод текущий D5 и напряжение VaN инвертора 2 отображен на Scope2. Когда открытые сбои D5, его зажимной эффект к нейтральному отключен, и напряжение VaN колеблется между +200V и-200 В (вместо +200V и нуля). Эта несимметричная операция фазы рука инвертора вводит низкую частоту, четные и нечетные гармоники.
