滯環(huán)pwm變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真研究
李曉竹 彭繼慎(遼寧工程技術(shù)大學(xué)阜新123000)
摘 要 依據(jù)同步電動(dòng)機(jī)的電路與狀態(tài)方程、變頻器的結(jié)構(gòu)以及滯環(huán)pwm原理，運(yùn)用****的電路電子仿真軟件包icap對(duì)滯環(huán)pwm變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究．取得了良好的效果。
敘 詞 同步電動(dòng)機(jī)變頻器仿真
1 引 言
近年，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)際電力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真已日益為人們所重視和應(yīng)用。出現(xiàn)了各種各樣的系統(tǒng)與電路仿真軟件包，其中電路仿真軟件包spice已聞名于世，各種基于spice發(fā)展起來的軟件包更是層出不窮，其中較為****的pspice已為廣大讀者所熟知[1]。最近，美國intusoft公司推出了一種交互式電路分析程序icap，既可以在windows下運(yùn)行，也可以安裝在win95或windows nt系統(tǒng)中。它是在spice3的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。它含有豐富的器件模型庫，尤其是一些新型的大功率器件，如igbt、mosfet和gtr等，因此特別適用于電力電子電路的仿真研究。2 icap簡介icap主要包括四個(gè)部分：
a．文本文件編輯器
主要功能是完成對(duì)cir、out及err文件的編輯工作，茌這里可以設(shè)置仿真種類、時(shí)間、步長等參數(shù)，其功能相當(dāng)于pspice的主菜單。另外，如果仿真過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，icap會(huì)自動(dòng)從isspice退到此菜單。
b．調(diào)用仿真器
isspice是icap的仿真器，在這里完成對(duì)電路圖的仿真，并把仿真結(jié)果寫入文件中，四個(gè)子窗口，可交互查看仿真實(shí)時(shí)曲線、各節(jié)點(diǎn)電壓、各支路電流、仿真錯(cuò)誤信息，并可以利用icl語言修改仿真參數(shù)。
c．調(diào)用示波器
scope是icap中的圖形后處理器，可將jsspice的運(yùn)行結(jié)果在顯示屏幕和打印設(shè)備上用圖形顯示。
d．調(diào)用電路圖編輯器
spicenet是icap新開發(fā)的功能強(qiáng)大的電路圖編輯器，在這里用戶可以直接畫電路圖，退出后，icap(主菜單見圖1)會(huì)自動(dòng)形成isspice所需的ckt文件。
3 由變頻器和同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的傳動(dòng)系統(tǒng)的仿真
在應(yīng)用icap對(duì)變頻器和同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真時(shí)，采用變頻器與同步電動(dòng)機(jī)分別建模的方法。首先依據(jù)變頻器的電路結(jié)構(gòu)，建立變頻器的電路結(jié)構(gòu)模型，用于變頻器的仿真。然后再根據(jù)同步電動(dòng)機(jī)的等效電路模型以及依據(jù)狀態(tài)方程建立的狀態(tài)方程仿真模型，用于同步電動(dòng)機(jī)的仿真。依據(jù)自適應(yīng)pwm原理建立的電路仿真模型將變頻器電路模型與同步電動(dòng)機(jī)模型連接起來作為控制電路的仿真。
3.1控制電路的仿真
控制電路仿真是依據(jù)自適應(yīng)pwm原理進(jìn)行的。
3.1.1 自適應(yīng)pwm的原理
控制電路產(chǎn)生預(yù)期幅度和頻率的正弦基準(zhǔn)電流波，它與實(shí)際相電流相比較，在電流超過某一規(guī)定區(qū)域（仿真精度）時(shí)，半橋中上igbt管關(guān)斷而下igbt管開通，結(jié)果，輸出電壓從+0. 5vd轉(zhuǎn)換到-0.5vd，輸出電流開始衰減。當(dāng)電流橫越區(qū)域的下限時(shí)，下igbt關(guān)斷，上igbt管開遁。在每次轉(zhuǎn)換時(shí)保持規(guī)定的封鎖時(shí)間，以防止直通故障[2]。
靠上面和下面igbt管的來回開關(guān)，迫使實(shí)際電流波在所需的區(qū)域內(nèi)跟蹤基準(zhǔn)波。這時(shí)，逆變器實(shí)質(zhì)上變成電流源型了，而不是電壓源型，并且峰一峰值波紋被自適應(yīng)地控制在滯后區(qū)域之內(nèi)，而與vd無關(guān)，從而嚴(yán)密地控制了與峰一峰值波紋電流間接相關(guān)的波紋電流有效值，將電機(jī)發(fā)熱減至****限度。對(duì)于瞬時(shí)峰值電流敏感的晶體管類器件，瞬時(shí)峰值電流的控制是一個(gè)極大的優(yōu)點(diǎn)。電流控制pwm方式可以平滑地轉(zhuǎn)換到恒功率區(qū)內(nèi)。在電機(jī)反電勢(shì)較低的低速區(qū)內(nèi)，其電流控制器的跟蹤是沒有困難的。但在高速條件下，因?yàn)檩^高的反電勢(shì)，在周期的部分時(shí)間內(nèi)電流控制器將會(huì)飽和，在這個(gè)條件下，基波電流幅度較小，并且其相位將偏離指令電流的相位。電流波的斜率可表示為：
式中yvcmsinw st是正弦變化的反電勢(shì)，而l |
