直接功率控制的系統仿真

直接功率控制的系統仿真

實(shí)際系統中的直接功率控制的實(shí)現與直接轉矩控制相似，有功功率和無(wú)功功率分別由兩個(gè)砰-砰控制器將檢測值與給定值進(jìn)行滯環(huán)比較，依據輸出量查表，確定轉子變頻器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而實(shí)現雙饋電機的直接功率控制。
圖5.1是由上述理論構造的直接功率控制的雙饋發(fā)電系統仿真模塊。仿真選用的參數為：雙饋電機參數Rs=0.4Ω，Rr=0.8Ω，Ls=71.31mL，Lr=71.31mL，Lm=69.31mL，仿真在雙饋電機定子輸入220V50Hz三相交流電壓、輸入機械轉矩20N?m、逆變器直流輸入電壓330V、有功給定初值10kW，在0.7秒時(shí)突變?yōu)?0kW、無(wú)功給定初值為０VA，在0.5秒時(shí)突變?yōu)?0kVA、滯環(huán)比較器容差為100的條件下進(jìn)行，以驗證直接功率控制的控制效果與瞬態(tài)響應能力。
仿真系統中，PQ-power模塊計算出實(shí)際輸出的有功與無(wú)功，與給定的有功無(wú)功指令進(jìn)行比較，其誤差進(jìn)入滯環(huán)比較器，滯環(huán)比較器的輸出送入表格模塊。另一方面，磁鏈觀(guān)測器計算出轉子磁鏈在MT坐標系的位置，坐標變換模塊把轉子磁鏈轉化到轉子側三相旋轉坐標系中來(lái)，得到轉子磁鏈關(guān)于轉子a相軸線(xiàn)的夾角,扇區判斷則判別轉子磁鏈位于哪一個(gè)扇區。以扇區編號和滯環(huán)比較器的輸出作為依據查表，就可以得到應輸出的電壓矢量指令，這個(gè)電壓指令送入電壓源型逆變器，逆變器輸出六個(gè)基本電壓矢量中的一個(gè)，對雙饋電機進(jìn)行控制。

圖5.1 直接功率控制的雙饋發(fā)電系統仿真模型

圖5.2 實(shí)際有功功率(w)波形 圖5.3 實(shí)際無(wú)功功率(VA)波形

圖5.4 有功給定突變前后輸出電壓(V)與電流(A) 圖5.5 無(wú)功給定突變時(shí)輸出電壓(V)與電流(A)
圖5.2與圖5.3是實(shí)際輸出有功功率與無(wú)功功率的波形。由圖可知，有功與無(wú)功以指定值為中心，在容差所設定的范圍內波動(dòng)，這是直接功率控制的滯環(huán)調節器在產(chǎn)生作用。由圖還可以看出，在給定值突變時(shí)，有功無(wú)功的實(shí)際值均迅速地跟蹤指定值，幾乎不需要調節過(guò)程。
圖5.4與圖5.5分別是有功與無(wú)功給定突變前后輸出電壓與輸出電流的波形。從電流波形可以看出，有功變化時(shí)電流幅值變化，無(wú)功變化時(shí)電流相位變化。由圖還可以看出，輸出電流具有良好的正弦度，但電流上有許多細小的紋波。這是容差允許誤差下產(chǎn)生的，在開(kāi)關(guān)損耗允許的前提下，滯環(huán)容差越小，則開(kāi)關(guān)頻率越高，紋波的頻率越高，電流的波形越好。
由理論與仿真可知，直接功率控制下，較之矢量控制，直接功率控制的控制更為簡(jiǎn)單，輸出電流的瞬態(tài)響應更為迅速。在實(shí)際的變速恒頻發(fā)電系統中，直接功率控制是有效可行的。