Модель коррекции коэффициента степени

Этот пример использует схему коррекции коэффициента мощности, описанную в Vienna Rectifier Control (Simscape Electrical). Степень коэффициент коррекции предварительных преобразователей корректирует коэффициент степени нагрузок, что увеличивает энергетическую эффективность распределения системы. Эта коррекция используется, когда нелинейные импедансы, такие как источники степени в коммутируемом режиме, соединяются с сетью переменного тока.

Эта модель использует выпрямитель Вены и источник степени с переключаемым режимом для преобразования трехфазного источника переменного 120V в регулируемый источник 400V постоянного тока. Чтобы гарантировать правильность представления сопротивлений устройства, полупроводниковые компоненты моделируются с помощью MOSFET, а не идеальных переключателей. Симуляция модели сконфигурирована, чтобы запускаться в режиме Accelerator с помощью решателя разбиения.

open_system('PWM_Rectifier_Vienna_SC')

Управление током по оси DQ

В данном примере контроллер оси DQ для выпрямителя Вены моделируется как показано на следующей схеме.

В управлении осью DQ зависящие от времени трехфазные токи преобразуются в инвариантный по времени двухкоординатный вектор с использованием проекций. Эти преобразования являются Преобразованием Кларка, Преобразованием Парка и их соответствующими обратными преобразованиями. Эти преобразования реализованы как блоки в Подсистеме измерений. Чтобы поддерживать коэффициент степени близкий к 1, реактивная степень, вытягиваемая из сетки, должна быть близкой к нулю. Поэтому команда нулевого тока Q-составляющей тока от контроллера позволяет коэффициенту степени быть близким к 1.

В модели контроллеры имеют следующие усиления:

Усиления контроллера хранятся в блоке памяти хранилища данных и предоставляются извне каждому блоку ПИД. Когда процесс настройки для контроллера завершен, новые настроенные усиления записываются в блок Data Store Memory. Это строение позволяет вам обновить усиления контроллера в реальном времени во время симуляции.

В данном примере эти контроллеры восстанавливаются с помощью блоков Autotuner ПИД замкнутой системы.

Блок замкнутой системы ПИД Autotuner

Блок Closed-Loop ПИД Autotuner позволяет настраивать по одному ПИД-регулятору за раз. Он вводит синусоидальные сигналы возмущения на входе объекта и измеряет результат выхода объекта во время эксперимента с обратной связью. Когда эксперимент прекращается, блок вычисляет коэффициенты ПИД на основе частотных характеристик объекта, оцененных в небольшом числе точек вблизи желаемой полосы пропускания. Для этой модели выпрямителя в Вене для каждого из контроллеров может использоваться блок Closed-Loop PID Autotuner, как показано ниже для цикла напряжения ссылки постоянного тока.

Этот рабочий процесс применяется, когда у вас есть начальные контроллеры, которые вы хотите вернуть с помощью блока Closed-Loop PID Autotuner. Преимущества этого подхода заключаются в следующем:

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

Настройка каскадной обратной связи Циклов

Поскольку блок Closed-Loop ПИД Autotuner настраивает только по одному ПИД-регулятору за раз, четыре контроллера должны быть настроены отдельно в модели. Поэтому сначала вы настраиваете внутренние токовые контроллеры, далее следует контроллер напряжения постоянного тока, а затем контроллер нейтрали напряжения.

Во время симуляции модели:

После настройки каждого из контроллеров усиления контроллера обновляются через блок Data Store Memory.

Сконфигурируйте блок Autotuner

После соединения блоков Closed-Loop PID Autotuner с объектом и блоками PID настройте настройки настройки и экспериментируйте для каждого из них. На вкладке Tuning есть две основные настройки настройки:

На вкладке Эксперимент существуют три основные настройки эксперимента:

Симулируйте блок Autotuner в режиме Accelerator

В этом примере модель выпрямителя Вены запускается в режиме Accelerator, и все четыре контроллера настраиваются в одной симуляции. Симуляция модели обычно занимает несколько минут из-за небольшого шага расчета степени контроллера 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] 

На графике ниже показан профиль напряжения постоянного тока во время настройки контроллера тока и напряжения от 0,65 до 1,45 секунд. Это также показывает введение несбалансированной нагрузки на 1,5 секунды и последующую настройку контроллера нейтраля напряжения на 1,7 секунды.

open_system('PWM_Rectifier_Vienna_SC/Scopes/Scope')

Четыре контроллера настроены на новые усиления.

На графике ниже показана характеристика напряжения DC-канала по сравнению с ссылкой до и после настройки контроллеров. Исходный контроллер (красный) не может поддерживать напряжение постоянного тока после введения несбалансированных нагрузок на уровне 0,7 и 1,1 секунды. С другой стороны, автотуннельный контроллер уменьшает время нарастания с минимальным перерегулированием и хорошим временем урегулирования до установившегося значения.