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基于MatlabSimulink的变频系统仿真毕业设计(论文)

基于Matlab/Simulink的变频系统仿真

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0 引言

节能减排对于保护环境和国民经济的可持续发展有着巨大作用,己得到世界各国政府和人民的重视,为节省工业用户中使用电动机时消耗的大量的电能,交流变频器调速用得愈来愈多,特别是在风机,泵类的调速中。

不仅如此,在一些可再生能源的装置中也要大量采用变频装置。例如在风力发电利用永磁发电机发电的直驱发电系统中,其产生的低频电压须经变频后向工频电网送电;又如风力发电中目前广泛采用双馈感应发电机(DFIG),允许转子异步运行,但又要和电网联接,稳定运行,这时必须要向转子输入滑差频率的电流,因滑差可正可负,要求变频器既能送出电能到转子,又能将转子能量反馈到电网。

众所周知,变频器最主要的部件是逆变器,早期的逆变器,比如三相桥式逆变器常采用6

脉冲运行方式,其输出电压为方波或阶梯波,谐波含量很大。

近年来,随着开关频率允许很高的全控型电力电子器件,如IGBT,GTR,IGCT等的问世,逆变器的控制大多被脉宽调制PWM代替,其中以正弦波脉宽调制SPWM用得最多。PWM 的优点是可以同时完成调频、调压的任务,使输出电压中谐波含量极大地减少,此外由于开关频率高,所以有利于快速电流控制。在设计和研究变频器时,最方便的方法,无疑是利用仿真工具,应该说经过近三十年发展起来的MATH
WORKS公司的Matlab软件,特别是它提供的Simulink仿真工具,应是最佳选择之一,它是功能十分强大而齐全的仿真软件,有许多工具箱,用户可以从工具箱中取出所需的元器件,通过联接等操作,建立与实物相对应的数学模型,从而对它进行测试,所得仿真结果可供设计研究参考。

近年来,随着开关频率允许很高的全控型电力电子器件,如IGBT,GTR,IGCT等的问世,逆变器的控制大多被脉宽调制PWM代替,其中以正弦波脉宽调制SPWM用得最多。PWM 的优点是可以同时完成调频、调压的任务,使输出电压中谐波含量极大地减少,此外由于开关频率高,所以有利于快速电流控制。在设计和研究变频器时,最方便的方法,无疑是利用仿真工具,应该说经过近三十年发展起来的MATHWORKS公司的Matlab软件,特别是它提供的Simulink仿真工具,应是最佳选择之一,它是功能十分强大而齐全的仿真软件,有许多工具箱,用户可以从工具箱中取出所需的元器件,通过联接等操作,建立与实物相对应的数学模型,从而对它进行测试,所得仿真结果可供设计研究参考。

在Simulink(7.04)工具箱中有电力系统SimPowerSystem的工具箱,为变频器仿真提供了几乎所需的全部元器件,所以使用它们很容易进行仿真。文献[1]是这类仿真的一个范例,它对一个双PWM交-直- 交逆变系统进行了仿真,即将1 000 Hz,500 V的三相交流电压转换为50 Hz,400V的三相交流电压,仿真时全部应用工具箱内的元器件,包括PWM发生器。

应该指出在实际变频器的应用中,要求变频器输出的不是某个固定频率,而是频率、幅值能