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功率变换器仿真部分.doc
2.2.2实验教学内容
平台一 该平台拥有专门的虚拟仿真实验室,能完成多门主干课程的实验项目。学生在教师的指导下开展实验项目,通过数据搜集、设置和调整仿真参数,即可进行仿真实验,通过设置基本认知训练、基本技能训练、综合应用训练和开发创新训练等方面的实验项目,培养创新思维与创新方法,提高学生在领域内的工程实践能力。
本平台共开设虚拟实验项目9个,部分虚拟仿真实验项目、功能及效果见表2-1。表2-1 部分虚拟仿真实验项目、功能及效果
序号 实验项目 功 能 效 果 1 本实验完成使学生掌握的技能。 2 本实验设计了使学生掌握3 大功率十二脉冲整流电路仿真实验 本实验设计了基于晶闸管的十二脉冲整流器的功率电路,展示了输入十二脉冲整流变压器电流谐波抵消原理,并根据负载特性设计了闭环仿真模型,保证了输出电压电流的良好的稳定性。 使学生掌握多脉冲整流电路不同功率器件驱动规律,并且实现输入电流的重构,达到提高网侧电流质量目的,掌握闭环控制参数对输出电压电流稳态和动态性能的影响。 4 单相SPWM逆变器的双闭环反馈仿真实验 本实验设计了单相全桥逆变器的四个功率器件的SPWM驱动信号发生模块,逆变器输出的SPWM模块通过LC滤波后获得正弦波,通过输出电压滤波电感电流瞬时值反馈控制,获得高度稳定的正弦波输出。 使学生掌握单相全桥逆变器的单极性和双极性PWM调制方式,熟悉LC滤波器参数对输出正弦波的影响以及基于输出波形THD的LC参数计算方法,了解电压电流双闭环反馈参数对逆变器输出静态和动态特性的影响。 5 三相并网逆变器仿真实验 本实验建立了三相并网逆变器的仿真模型,以及基于直流侧负载切换方式的功率双向流动的控制模型,通过合理选取网侧的LCL滤波参数以及直流侧电压和网侧电流双闭环反馈控制策略,保证了能量双向流动的情况下,注入网侧电流的高度稳定性和正弦特征。 使学生掌握三相并网逆变器的直接电流电流控制策略和间接电流控制策略,熟悉网侧LCL滤波器参数设计的基本原则,三相并网逆变器功率双向流动的条件,以及闭环参数对系统性能的影响。 6 高频boost电路闭环仿真实验 本实验建立了boost斩波电路,研究了boost电路在电感电流连续和断续方式下的斩波电路的工作状态,建立了基于集成PWM芯片的峰值电流控制的闭环仿真模型,在合理设计闭环参数及功率电路参数基础上,电路可以稳定输出高相应的直流电压。 使学生掌握boost电路的各种参数情况下的工作模态,及其关键功率电路参数设计方法,熟悉基于集成PWM芯片的电流控制策略,了解峰值电流控制模式下,boost电路的数学模型,为系统控制参数计算奠定基础。 7 RCD箝位单端正激变换器仿真实验 本实验建立了RCD箝位正激变换器,研究了电路在电感电流连续和断续方式下的工作状态以及RCD箝位电路参数对功率电路性能的影响,建立了基于集成PWM芯片的峰值电流控制的闭环仿真模型,在合理设计闭环参数及功率电路参数基础上,电路可以稳定输出高相应的直流电压。 使学生掌握RCD箝位正激电路的各种参数情况下的工作模态,及其关键功率电路参数设计方法,熟悉基于集成PWM芯片的电流控制策略,了解峰值电流控制模式下,正激电路的数学模型,为系统控制参数计算奠定基础。 8 基于PID控制的水电机组调频系统实验了机组调速调频,了了基于控制和水轮发电机模型,在设计参数与水轮机参数的情况下,研究频率调节的动态指标,良好的控制策略,提高频率调节的品质学生掌握控制器的建模方法控制模型的结构以及机组的建模方法。熟悉参数对机组的控制效果,为系统 9 典型实验项目:
(1)
图1 单端正激变换器仿真模型
图2 元件参数设置对话框
电路关键波形如图3,其中n_65结点为变压器副变续流二极管承担的电压波形,n_10为变压器原变的电流波形,n_41原变MOSFET的DS电压波形,n_17为驱动PWM波形,n_1为输出电压波形。从相关波形中可以看出变换器的工作特性,如输出电压为稳定的5V,其中只有不到10mV的纹波。
(2)在后期仿真中直接更改
图1 单相SPWM逆变器的双闭环反馈仿真模型
将单相SPWM逆变器的双闭环反馈仿真模型加载到dSPACE中进行半物理模型仿真,其仿真界面如图
图2 单相SPWM逆变器的双闭环反馈仿真系统
在系统仿真过程中,可以通过更改电源电压、电流电压参考电压参数,电路参数及参数观察系统的RMS、输电电压输出电压及滤波后的输出电压来确定系统的运行状态,进而优化系统的控制参数。(3)在后期仿真中直接更改
图1 三相并网逆变器仿真模型
将三相并网逆变器仿真模型加载到dSPACE中进行半物理模型仿真,其仿真界面如图
图2 三相并网逆变器仿真系统
在系统仿真过程中,可以通过更改电源电压、的,
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