Генерация импульсов для двухуровневого преобразователя с управлением ШИМ
Simscape/Electrical/Специализированные силовые системы/Силовая электроника/Управление силовой электроникой
Блок генератора ШИМ (2-Level) генерирует импульсы для преобразователей широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на основе несущей, используя двухуровневую топологию. Блок может управлять коммутационными устройствами (FET, GTO или IGBT) трех различных типов преобразователей: однофазный полумост (1 плечо), однофазный полумост (2 плеча), или трехфазный мост (3 плеча).
Опорный сигнал (вход Uref), также называемый модулирующим сигналом, сравнивается с симметричной несущей треугольника. Когда опорный сигнал больше несущей, импульс для верхнего переключающего устройства является высоким (1), а импульс для нижнего устройства является низким (0).
Для управления однофазным полномостовым устройством можно выбрать однополярную или биполярную ШИМ-модуляцию. Используя униполярную модуляцию, каждая рука управляется независимо. Второй опорный сигнал генерируется внутри путем фазового сдвига исходного опорного сигнала на 180 градусов. При использовании биполярной модуляции состояние нижнего переключающего устройства второго плеча совпадает с состоянием верхнего переключателя первого плеча, а состояние верхнего переключателя второго плеча совпадает с состоянием нижнего переключателя первого плеча. Однополярная модуляция создает сигнал переменного тока лучшего качества, но биполярная модуляция создает напряжение в общем режиме с очень низким изменением.
На рисунке описаны три способа выборки опорного сигнала Uref. Метод естественной выборки моделирует поведение аналоговой реализации генератора ШИМ. Используя два обычных метода отбора проб, Uref может быть взят дважды как в долине, так и на пике носителя или только один раз в долине носителя. Первая называется асимметричной выборкой или двухкраевой техникой. Последний называется симметричной выборкой или однокраевой техникой.
Укажите количество генерируемых импульсов. Количество импульсов, генерируемых блоком, пропорционально количеству стреляющих рычагов моста.
Выбрать Single-phase half-bridge (2 pulses) для стрельбы самокоммутированными устройствами однофазного полумостового преобразователя. Импульс 1 приводит в действие верхнее устройство, а импульс 2 - нижнее устройство.
Выбрать Single-phase full-bridge (4 pulses) для стрельбы самокоммутированными устройствами однофазного полномостового преобразователя. Затем генерируют четыре импульса. Импульсы 1 и 3 приводят в действие верхние устройства первого и второго плеча. Импульсы 2 и 4 запускают нижние устройства.
Выбрать Single-phase full-bridge - Bipolar modulation (4 pulses) для стрельбы самокоммутированными устройствами однофазного полномостового преобразователя. Затем генерируют четыре импульса. Импульсы 1 и 3 приводят в действие верхние устройства первого и второго плеча. Импульсы 2 и 4 запускают нижние устройства. Импульсы 1 и 4 идентичны. Импульсы 2 и 3 идентичны.
Выбрать Three-phase bridge (6 pulses) (по умолчанию) для запуска самокоммутированных устройств трехфазного мостового преобразователя. Импульсы 1, 3 и 5 приводят в действие верхние устройства первого, второго и третьего рычагов. Импульсы 2, 4 и 6 запускают нижние устройства.
Если установлено значение Unsynchronized (по умолчанию) частота несинхронизированного сигнала несущей определяется параметром Frequency.
Если установлено значение Synchronized, сигнал несущей синхронизируется с внешним опорным сигналом (входной вес), и несущая частота определяется параметром Switching ratio.
Укажите частоту треугольного сигнала несущей в герцах. По умолчанию: 27*60. Этот параметр доступен, только если для параметра Mode of operation установлено значение Unsynchronized.
Укажите начальную фазу несущей в градусах. По умолчанию: 90. Значение 90 градусов означает, что начальное положение носителя треугольника устанавливается в середину между его минимальным и максимальным значениями, и наклон является положительным.
Этот параметр доступен, только если для параметра Mode of operation установлено значение Unsynchronized.
Укажите минимальное (долина) и максимальное (пик) значения треугольного сигнала несущей. По умолчанию: [ -1 1 ].
Укажите частоту (Fc) сигнала треугольной несущей.
По умолчанию: 27. Этот параметр доступен, только если для параметра Mode of operation установлено значение Synchronized.
Укажите способ выборки опорного сигнала: Natural (по умолчанию), Asymmetrical regular (double edge), или Symmetrical regular (single edge).
Если выбран обычный метод выборки, параметр Время выборки должен быть целым числом, кратным периоду выборки. Период выборки равен 1/Carrier Frequency/2 для асимметричной выборки и 1/Carrier Частота для симметричной выборки.
При выборе опорный сигнал генерируется блоком. Значение по умолчанию очищено.
Если этот параметр не выбран, для формирования импульсов используются внешние опорные сигналы.
Этот параметр доступен, только если для параметра Mode of operation установлено значение Unsynchronized.
Укажите индекс модуляции для управления амплитудой основной составляющей выходного напряжения преобразователя. Индекс модуляции должен быть больше 0 и ниже или равно 1. По умолчанию: 0.8. Этот параметр доступен только при выборе параметра Внутренняя генерация опорного сигнала.
Укажите частоту выходного напряжения, используемую для управления частотой основной составляющей выходного напряжения преобразователя. По умолчанию: 60. Этот параметр доступен только при выборе параметра Внутренняя генерация модулирующего сигнала (сигналов).
Этот параметр используется для управления фазой основной составляющей выходного напряжения преобразователя. По умолчанию: 0. Этот параметр доступен только при выборе параметра Внутренняя генерация модулирующего сигнала (сигналов).
Укажите время выборки блока в секундах. Установить в значение 0 для реализации непрерывного блока. По умолчанию: 0. Если выбран обычный метод выборки, параметр Время выборки должен быть целым числом, кратным периоду выборки. Период выборки равен 1/Carrier Frequency/2 для асимметричной выборки и 1/Carrier Частота для симметричной выборки.
Установите этот флажок, чтобы добавить вывод Simulink ® в блок. Выходной сигнал возвращает несущий сигнал, который используется для определения выходных импульсов и дискретизированного опорного сигнала. Значение по умолчанию очищено.
UrefВекторизированный опорный сигнал, используемый для генерации выходных импульсов. Вход виден только в том случае, если не выбрана внутренняя генерация модулирующего сигнала (сигналов). Подключите этот вход к однофазному синусоидальному сигналу, когда блок используется для управления однофазным полу- или полномостовым преобразователем, или к трехфазному синусоидальному сигналу, когда блок ШИМ-генератора управляет трехфазным мостовым преобразователем. Для линейной работы этого блока величина Урефа должна быть между − 1 и + 1.
wtВнешний опорный сигнал, используемый для синхронизации несущей. Этот входной порт Simulink отсутствует, если для параметра Carrier: Mode of operation установлено значение Unsynchronized.
PВыходной сигнал содержит два, четыре или шесть импульсных сигналов, используемых для запуска самосцепляющихся устройств (МОП, ГТО или БТИЗ) одно-, двух- или трехстороннего преобразователя.
Выходной сигнал измерения, который возвращает несущий сигнал, используемый для определения выходных импульсов и дискретизированного опорного сигнала. Этот порт присутствует только в том случае, если выбран параметр Show measurement port.
| Время выборки | Указано в параметре Sample Time Непрерывное, если время выборки = 0 |
| Скалярное расширение | Нет |
| Определенный размерность | Нет |
power_PWMGenerator2Level модель использует простую цепь для иллюстрации работы генератора ШИМ (2-Level). Запустите моделирование и используйте инструмент анализа БПФ блока Powergui для просмотра гармоник и значения THD напряжений, создаваемых трехфазным двухуровневым преобразователем.
Время образца модели параметризуется переменной Ts значением по умолчанию 50e-6. Установите Ts равным 0 в окне команд и измените параметр типа моделирования блока Powergui на Continuous для моделирования модели в непрерывном режиме.
Модель power_BipolarPWMGenerator показывает сравнение однополярных методов PWM и биполярных методов PWM.