Трехуровневый преобразователь ШИМ переменного/постоянного тока
Этот пример показывает операцию трехуровневого преобразователя ШИМ переменного тока постоянного тока.
П. Жиру; Г. Сибиль Гидро-Квебек (IREQ)
Описание
1) Рейтинг конвертера: 500 В DC, 500 кВт
2) Источник переменного тока: трехфазный, 600 В, 30 МВА, 60 Гц система
3) Преобразователь напряжения (VSC): - Трехуровневый, трехфазный IGBT-мост (моделируемый с помощью блока «Трехуровневый мост»), управляемый ШИМ-модулятором (несущая частота 1620 Гц) - Ссылка: 2 конденсатора 75000 uF
4) Контроллер: Регулятор постоянного тока использует два регулятора ПИ для управления напряжением постоянного тока с сохранением единственного входного коэффициента степени для источника переменного тока.
Параметры симуляции
- Дискретный (без непрерывных состояний)
- Два шагов расчета: Ts_Power= 5 мы (используется PSB для симуляции степени + конвертеры) Ts_Control= 100 мы (используется для симуляции регулятора постоянного тока)
- Начальные условия устанавливаются в начале симуляции (путем автоматической загрузки файла power_3levelVSC.mat перед симуляцией). Этот файл был сгенерирован путем выполнения начальной симуляции в установившемся состоянии для целого числа циклов 60 Гц. Конечные состояния (как Specialized Power Systems, так и состояния контроллеров Simulink ®) были сохранены в структуре со временем, называемой xInit. Эта переменная сохранена в файле «power_3levelVSC.mat».
Симуляция
- В симуляции (длящийся 200 мс), мы можем наблюдать следующие сигналы: 1) напряжение постоянного тока (Возможности Vdc) 2) первичное напряжение и ток (фаза A) источника питания переменного тока (Возможности VaIa), 3) ток устройства ноги ИГБТ-Бридж (дважды щелкают на «Измерениях & Сигналах» по блоку, чтобы посмотреть в Возможностях «Ia_Devices»). 4) от фазы к фазе переменного напряжения, генерируемого VSC (Vab_VSC Scope)
- При t = 50 мс 200-kW нагрузка включается. Мы видим, что динамическая реакция регулятора постоянного тока на это внезапное изменение нагрузки (от 200 кВт до 400 кВт) является удовлетворительной. Напряжение постоянного тока возвращается к 500 В в течение 1,5 цикла, и коэффициент единственной степени на стороне переменного тока поддерживается.
- При t = 100 мс активируется сигнал «Stop Pulsing» (импульсы, обычно посылаемые на преобразователь, блокируются). Мы видим, что напряжение постоянного тока падает до 315 В. Также может наблюдаться резкое изменение формы первичного тока. Когда импульсы заблокированы, операция блока Трехуровневого Моста становится подобной трехфазному диодному мосту.
Регенерация начальных условий
Начальные состояния, необходимые для запуска в установившемся состоянии, были сохранены в файле «power_3levelVSC.mat». Когда вы запускаете симуляцию, коллбэк StartFcn (в свойствах модели/обратных вызовах) автоматически загружает в вашу рабочую область содержимое этого .mat файла (переменная «xInit»).
Если вы измените эту модель или измените значения параметров компонентов степени, начальные условия, сохраненные в переменной «xInit», перестанут быть действительными, и Simulink выдаст сообщение об ошибке. Чтобы регенерировать начальные условия для измененной модели, выполните следующие шаги:
В меню Simulation/Configuration Parameters/Data Import/Export Parameters снимите флажок «Initial state» и проверьте параметр «Final states».
Дважды кликните на блоке Breaker и временно отключите закрытие выключателя, умножив параметр «Switching time (s)» на 100.
Дважды кликните по блоку Timer с пометкой «0 = Stop pulsing». Временно отключите блокировку импульса путем умножения параметра «Time (s)» на 100.
Измените время остановки симуляции на 0,5 секунды. Обратите внимание, что в порядок генерации начальных условий, когерентных с углом фазы источника напряжения 60 Гц, время остановки должно иметь целое число 60 Гц циклов.
Запустите симуляцию. Когда симуляция завершена, проверьте, что устойчивое состояние достигнуто, посмотрев на формы волны, отображенные на Ctrl_Signals возможностей. Конечные состояния, которые были сохранены в структуре «xFinal» со временем, могут использоваться в качестве начальных состояний для будущих симуляций. 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 xInitВ окне File/Model Properties/Callbacks/StartFcn измените имя файла инициализации с «power_3levelVSC» на «myModel_init.» При следующем запуске симуляции с этой моделью переменная xInit, сохраненная в файле myModel_init.mat, будет загружена в вашу рабочую область.
В меню Simulation/Configuration Parameters выберите «Initial state».
Запустите симуляцию и проверьте, что ваша модель начинается в установившемся состоянии.
Дважды кликните на блоке Breaker и сбросьте параметр «Switching time (s)» назад на 0.05 с (удалить коэффициент умножения 100).
Дважды кликните по блоку Timer с пометкой «0 = Stop pulsing». Повторно включите блокировку импульса на t = 0,1 с путем удаления 100 коэффициента умножения.
Измените время остановки симуляции на 0,2 с.
Сохраните модель.