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(多图) 一种具有能量回馈功能的级联型高压变频器的仿真研究

21ic?? 2012年03月06日 ?? 收藏0

5 仿真实验

在系统仿真中采用的实验参数如下:电压环采样频率为2.5khz;电流环采样频率为2.5khz;三相pwm整流器输入电压有效值vm=380v;电感寄生电阻阻值r=0.5ω;直流母线电压给定vdc*=750v,初始电压vdc=550v;三相输入电源频率f=50hz;三角波载波频率fs=2.5khz;直流母线端电容c=3200μf;网侧滤波电感l取0.8mh。负载功率为1mw。仿真中不考虑开关损耗的影响。

本仿真实验中,在0~0.25s,级联变频器的整流器处于不控整流状态,由整流器中igbt内反并联的二极管进行不可控整流;在0.25s~0.55s,级联变频器的整流器处于可控整流状态,整流器中的igbt开始工作;在0.55s变频器突投负载;在0.8s改变变频器受控电流源的电流方向,变频器的能量开始回馈,级联变频器的整流器由整流状态转变成逆变状态。

图7是级联型变频器网侧相电流、相电压和功率单元直流母线电压的仿真波形。从图7(b)中可以看出,在0.25s级联变频器的整流器开始工作时,vdc由初始值550v迅速上升至给定值vdc*,并很快稳定下来;在0.55s时,变频器突投负载,vdc被瞬时拉低,但很快就能重新稳定在给定值。稳定后电压波动很小;在0.8s时刻,由于改变受控电流源的电流方向,变频器的能量开始回馈,整流器开始由整流状态转变成逆变状态。回馈的能量使vdc在0.8处瞬时拉高,但由于级联变频器的整流器的响应速度非常快,很快就使vdc重新稳定在给定值。同时,也因为整流器的响应速度快,使vdc在0.8处的升高的不多,保证了系统的安全运行。

级联型变频器网侧相电流、相电压和功率单元直流母线电压的仿真波形

从图7(a)中可以看出,在0.25s时级联变频器的整流器开始工作时,网侧电流有些波动,但在很快就能稳定下来;在0.55s变频器突投负载时,网侧电流波动很小,并很快稳定下来。通过比较网侧电压和电流的相位可以看出,两者相位几乎重叠在一起,功率因数接近于1;在0.8s时刻,级联变频器进入能量回馈的状态,整流器处于逆变状态。整流器使网侧电流的相角网侧电压的相差近180°,功率因数接近-1。级联变频器逆变器的三相输出电压、电流和单相输出电压波形如图8所示。

级联变频器逆变器的三相输出电压、电流和单相输出电压波形

6 结束语

通过仿真实验的波形可以看出,改进后的级联型高压变频器不仅可以进行能量的双向传输,实现能量回馈;而且,控制系统的响应速度非常快,使变频器具有较好的动态性能。因此,该改进方案是正确可行的。


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变频器? 能量回馈? 仿真?

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