Модель коррекции коэффициента мощности

Этот пример использует схему коррекции коэффициента мощности, описанную в Венском Управлении Выпрямителем (Simscape Electrical). Предварительные конвертеры коррекции коэффициента мощности корректируют коэффициент мощности загрузок, который увеличивает энергоэффективность системы распределения. Эта коррекция полезна, когда нелинейные импедансы, такие как источники питания коммутируемого режима, соединяются с сеткой AC.

Эта модель использует Венский выпрямитель и источник питания коммутируемого режима, чтобы преобразовать трехфазный 120-вольтовый источник питания переменного тока отрегулированному 400-вольтовому предоставлению DC. Чтобы гарантировать, что устройство на сопротивлениях правильно представлено, полупроводниковые компоненты моделируются с помощью МОП-транзисторов, а не идеальных переключателей. Симуляция модели сконфигурирована, чтобы запуститься в режиме Accelerator с помощью решателя разделения.

open_system('PWM_Rectifier_Vienna_SC')

DQ-ось текущее управление

В данном примере контроллер DQ-оси для Венского выпрямителя моделируется как показано в следующей схеме.

В управлении DQ-оси зависящие от времени, трехфазные токи преобразовываются в независимый от времени, двухкоординатный вектор с помощью проекций. Эти преобразования являются Преобразованием Кларка, Преобразованием Парка и их соответствующими обратными преобразованиями. Эти преобразования реализованы как блоки в подсистеме Измерений. Чтобы обеспечить коэффициент мощности близко к 1, реактивная мощность, чертившая от сетки, должна быть близко к нулю. Поэтому управление нулевой Q-осью, текущей от диспетчера, позволяет коэффициенту мощности быть близко к 1.

В модели у контроллеров есть следующие усиления:

Усиления контроллера хранятся в Блоке памяти Хранилища данных и предоставленный внешне каждому блоку PID. Когда настраивающий процесс для контроллера завершен, новые настроенные усиления записаны в Блок памяти Хранилища данных. Эта настройка позволяет вам обновлять свои коэффициенты усиления контроллера в режиме реального времени во время симуляции.

В данном примере вы повторно настраиваете эти контроллеры, использующие блоки Автотюнера ПИДа С обратной связью.

Блок автотюнера ПИДа с обратной связью

Блок Closed-Loop PID Autotuner позволяет вам настраивать один ПИД-регулятор за один раз. Это вводит синусоидальные сигналы возмущения во входе объекта и измеряет получившийся объект выход во время эксперимента с обратной связью. Когда эксперимент останавливается, блок вычисляет коэффициенты ПИД на основе частотных характеристик объекта, оцененных в маленьком числе точек около желаемой пропускной способности. Для этой Венской модели выпрямителя блок Closed-Loop PID Autotuner может использоваться для каждого из контроллеров, как показано для цикла напряжения ссылки DC ниже.

Этот рабочий процесс применяется, когда у вас есть начальные контроллеры, что вы хотите повторно настроить использование блока Closed-Loop PID Autotuner. Преимущества этого подхода:

При использовании блока Closed-Loop PID Autotuner и для симуляций и для приложений реального времени:

Настройка каскадной обратной связи

Поскольку блок Closed-Loop PID Autotuner только настраивает один ПИД-регулятор за один раз, эти четыре контроллера должны быть настроены отдельно в модели. Поэтому вы настраиваете внутренние токовые контроллеры сначала, сопровождаемый контроллером напряжения ссылки DC, и затем напряжением нейтральный контроллер.

Во время симуляции модели:

После настройки каждого из контроллеров коэффициенты усиления контроллера обновляются через Блок памяти Хранилища данных.

Сконфигурируйте блок автотюнера

После соединения блоков Автотюнера ПИДа С обратной связью с объектом и блоков ПИДа, сконфигурируйте настройки настройки и эксперимента для каждого из них. На вкладке Tuning существует две основных настраивающих настройки:

На вкладке Experiment существует три основных настройки эксперимента:

Симулируйте блок автотюнера в режиме Accelerator

В этом примере Венская модель выпрямителя запущена в режиме Accelerator, и все четыре контроллера настраиваются в одной симуляции. Симуляция модели обычно занимает несколько минут из-за времени небольшой выборки контроллера силовой электроники.

Чтобы настроить контроллеры, симулируйте модель.

sim('PWM_Rectifier_Vienna_SC')

ans = 

  Simulink.SimulationOutput:
                logsout: [1x1 Simulink.SimulationData.Dataset] 
                   tout: [4000001x1 double] 

     SimulationMetadata: [1x1 Simulink.SimulationMetadata] 
           ErrorMessage: [0x0 char] 

График ниже показов профиль напряжения ссылки DC во время тока и контроллера напряжения, настраивающегося от 0,65 до 1,45 секунд. Это также показывает введение несбалансированной загрузки в 1,5 секунды и последующее напряжение нейтральный контроллер, настраивающийся в 1,7 секунды.

open_system('PWM_Rectifier_Vienna_SC/Scopes/Scope')

Эти четыре контроллера настраиваются с новыми усилениями.

График ниже показов ответ напряжения ссылки DC по сравнению со ссылкой до и после настройки контроллеров. Исходный (красный) контроллер не может обеспечить напряжение ссылки DC после введения несбалансированных загрузок в 0,7 и 1,1 секунды. С другой стороны, автоматически настроенный контроллер уменьшает время нарастания с минимальным перерегулированием и хорошим временем урегулирования к установившемуся значению.