В этом примере показана работа трехуровневого преобразователя ШИМ переменного тока постоянного тока.
П. Жиру; Г. Сибиль Гидро-Квебек (IREQ)
1) Мощность преобразователя: 500 В пост. тока, 500 кВт
2) Источник переменного тока: трехфазный, 600 В, 30 МВА, 60 Гц система
3) Преобразователь напряжения (VSC): - Трехуровневый трехфазный IGBT мост (смоделированный с использованием блока «Трехуровневый мост»), управляемый модулятором ШИМ (несущая частота 1620 Гц) - Канал постоянного тока: 2 конденсатора по 75000 uF
4) Контроллер: Регулятор постоянного тока использует два регулятора PI для управления напряжением постоянного тока при сохранении единичного входного коэффициента мощности для источника переменного тока.
- Дискретные (без непрерывных состояний)
- Два раза выборки: Ts_Power= 5 us (используется PSB для моделирования энергосистемы + преобразователи) Ts_Control= 100 us (используется для моделирования регулятора постоянного тока)
- Исходные условия устанавливаются в начале моделирования (путем автоматической загрузки файла power_3levelVSC.mat перед моделированием). Этот файл был создан путем выполнения начального моделирования в установившемся состоянии для целого числа циклов 60 Гц. Конечные состояния (как Specialized Power Systems, так и Simulink ® controlllers) были сохранены в структуре со временем, называемой xInit. Эта переменная была сохранена в файле «power_3levelVSC.mat».
- При моделировании (длительностью 200 мс) мы можем наблюдать следующие сигналы: 1) напряжение постоянного тока (Vdc Scope) 2) первичное напряжение и ток (фаза A) источника переменного тока (VaIa Scope), 3) токи устройства ветви A моста IGBT (двойной щелчок на блоке «Измерения и сигналы», чтобы заглянуть внутрь «Ia_Devices» 4) межфазное напряжение переменного тока, генерируемое VSC (Vab_VSC Scope)
- При t = 50 мс включается 200-kW нагрузка. Мы видим, что динамическая реакция регулятора постоянного тока на это внезапное изменение нагрузки (от 200 кВт до 400 кВт) удовлетворительна. Напряжение постоянного тока возвращается к 500 В в течение 1,5 цикла и поддерживается единичный коэффициент мощности на стороне переменного тока.
- При t = 100 мс включается сигнал «Стоп пульсация» (импульсы, нормально подаваемые на преобразователь, блокируются). Мы видим, что напряжение постоянного тока падает до 315 В. Можно также наблюдать резкое изменение формы сигнала первичного тока. Когда импульсы блокируются, работа трехуровневого моста становится аналогичной трехфазному диодному мосту.
Начальные состояния, необходимые для запуска в установившемся состоянии, были сохранены в файле «power_3levelVSC.mat». При запуске моделирования обратный вызов (в окне Свойства модели/Обратные вызовы (Model Properties/Callbacks)) автоматически загружает в рабочую область содержимое этого файла .mat (переменная xInit).
Если изменить эту модель или значения параметров компонентов питания, исходные условия, сохраненные в переменной «xInit», перестанут быть действительными, и Simulink выдаст сообщение об ошибке. Чтобы регенерировать исходные условия для измененной модели, выполните следующие действия.
В меню Simulation/Configuration Parameters/Data Import/Export Parameters снимите флажок «Initial state» и установите флажок «Final states».
Дважды щелкните по блоку Breaker и временно отключите закрытие выключателя путем умножения параметра «Switching time (s)» на 100.
Дважды щелкните по блоку таймера «0 = Stop pulsing». Временное отключение блокировки импульсов путем умножения параметра «Time (s)» на 100.
Измените время остановки моделирования на 0,5 секунды. Заметим, что для формирования начальных условий, когерентных с фазовым углом источника напряжения 60 Гц, время остановки должно быть целым числом циклов 60 Гц.
Начать моделирование. После завершения моделирования убедитесь, что достигнуто устойчивое состояние, просмотрев формы сигналов, отображаемые в области Ctrl_Signals. Конечные состояния, сохраненные в структуре «xFinal» со временем, могут использоваться в качестве начальных состояний для будущего моделирования. Выполнение следующих двух команд копирует эти окончательные условия в «xInit» и сохраняет эту переменную в новом файле (myModel_init.mat). * >> xInit=xFinal; * >> save myModel_init xInit
В окне File/Model Properties/Callbacks/StartFcn измените имя файла инициализации с «power_3levelVSC» на «myModel_init.». При следующем запуске моделирования с помощью этой модели переменная xInit, сохраненная в файле myModel_init.mat, будет загружена в рабочую область.
В меню Simulation/Configuration Parameters выберите «Initial state».
Запустите моделирование и убедитесь, что модель запущена в установившемся состоянии.
Дважды щелкните по блоку Breaker и восстановите значение параметра «Switching time (s)» до 0,05 с (удалите коэффициент умножения 100).
Дважды щелкните по блоку таймера «0 = Stop pulsing». Повторно включите блокировку импульсов при t = 0,1 с, удалив коэффициент умножения 100.
Измените время остановки моделирования на 0,2 с.
Сохраните модель.