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光伏仿真模型.pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.25M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块库仿真太阳光电(PV)换流器-机电... Page 1 of 9 设为主页 | 收藏| 供应 | 求购 | 企业访谈 | 企业视频 | 企业画册 | 机电论坛 | 搜索 | 帮助 | 家家客服通 | ENGLISH 会员登录名:   密码:    登陆     首页 供应信息 求购信息 公司库 产品库 变频器网 展会 品牌展示 求职招聘 行业培训 电子样本 竞标大厅 更多... 产品展示 请输入您感兴趣的产品名称！ 热门关键词： 焊条 | 电缆 | 碳刷 | PLC | 机床 | 刀具 | 五金 | 对讲机 | 触摸屏 | 叉车 | 小吃车 | 照明 | 轴承 | 物流 | 搜 索 发布求购信息(不用注 册) 变频器技术 我 要 找 基础知识 应用案例 市场行情 国标规程 论文资料 培训教程 改造维修 节能专栏 下载 招聘 培训 商情 样本 社区 发布文章 nmlkji 标题 nmlkj 内容 nmlkj 作者 变频器技术投稿 订阅变频器资料信息 当前位置：机电之家-->变频器栏目首页-> 论文资料 -> 论文 --> 利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块库仿真太阳光电(PV)换流器 利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块 库仿真太阳光电(PV)换流器 收藏此信息 打印该信息 添加：用户发布 来源：未知 HIL and MIL Simulation Real-Time Modeling Made Simple Reduce time-to-market. Learn how. real-time.ccur.com   1 引言 阅读排行 月排行 周排行 变频器基础讲座 高压变频器原理（第1讲） 深圳易能变频器EDS1000 一种基于正激变换器的开关电源 变频器调试的基本方法和步骤 IDC机房高压直流供电模式的 变频调速给水的基本原理 通用变频器应用技术指南－变频 SVPWM技术研究及其仿真 通用变频器应用技术指南（三） 利用电力电器仿真现代电子系统一直是一个挑战，这是因为电力开关的非线性性能，与连续 电子样本 子系统的连接和离散时间控制的设计[1]。如今，为了设计有效的控制对策，在越来越多的复杂系 统中也采用仿真研究。例如，可再生能源转换系统[2]，完整的牵引系统[3]等。在这些案例中，需 要实际控制有效的仿真。 目前，已开发出大量的仿真软件，它们中的部分一直致力于基于特定电路库，例如pscad(电 力系统仿真的专业工具)，caspoc(电力电子和电气驱动建模与仿真软件)，pspice (设计和仿真模拟 和数字电路)，psim(电力电子、电机控制和动态系统仿真的仿真软件设计)等电力电子性能的仿 真。其他软件能有效地控制开发，基于特定的系统库或者工具箱，例如:matlab/simulink。使用这 种软件对于直接生成实时控制算法，如获取dspace控制器板是有价值的。 因此，需要改编所利用的单个的软件，以确保考虑了电力电子的非线性性能和控制法则的直 接实施的整个系统的有效仿真[4][5][6]。 本文以一个光电(pv)能量转换系统为例，研究了matlab /simulink工具箱plecs仿真了如文献[7] 中的电力电子控制系统。 在第二节中，描述了两个图形环境。本文第三节是专门用来仿真光电应用。最后，在第四节 中给出了仿真结果的比较。 2 图形环境 两种图形软件被视为学习电力电子控制系统。第一种更适合描述物理结构的电力系统，第二 种更适合描述数字控制的信号流。 电路仿真程序是基于利用物理连接表示的线路所连接的物理元件库。然后，通过连接物理元 件建立一个系统。该软件必须利用几个数值方法内部解决连接问题。例如，如果有两个电感串 联，只计算一个状态变量，因为两个电流都是平等的。这种软件是十分有益于系统设计和分析。 系统仿真程序是基于功能库。通过利用代表通用变量的线路联合多种基本功能来描述该系统。通 过一个整体的功能来描述几个元件。比如，两个串联的电感通过一个带有单一时间常数的单独的 传递函数来描述。这类软件提供了大量的分析和自动化工具，因此广泛应用于控制设计。 为了描述可观察的系统并组织必须设计的控制功能，需要结合两种图形环境。但是，它们的 《行业应用方案》之扶梯、油田 行业 ：宁耀能 ：13247620186 ：深圳市蓝景自动化设备有限 公司 个人求购 丁铁成 【求购】  槽钢包胶  2011-3-8 岑先生 【求购】  外圆磨床  2011-3-8 刘爱民 【求购】  EA310..  2011-3-8 圭经理 【求购】  隔离栅  2011-3-8 王先生 【求购】  吸顶灯  2011-3-8 孙洪贵 【求购】  集成吊顶..  2011-3-8 刘俊斌 【求购】  硫代二甘..  2011-3-8 吴明林 【求购】  万能打印..  2011-3-8 思路完全不同，因此很难统一仿真。不仅如此，当无实验经验的用户操作时，可能会造成一些错 最新供应 误。 在本文中，对著名的matlab/simulink仿真环境(系统仿真程序包含用于自动控制的功能强大的 库和工具箱)和新的plecs(电路仿真程序包括电力电子库)的联合装置进行了测试。目的是为了开发 用于电力电子的数字控制，从仿真到实际执行。因此，matlab/simulink环境较好的适应于控制开 发同时包含了自动代码产生器。plecs工具箱是用来在实际执行过程之前提供电厂的仿真模型。 2.1 matlab/simulink环境 LG☆维╱修╱点       加快-加急“北京       给力2011“北       北京到山东庆云县       http://www.jdzj.com/bpq/article/2009-12-17/10098-1.htm 2011-8-9
    利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块库仿真太阳光电(PV)换流器-机电... Page 2 of 9 为有效设计一个嵌入式控制系统并准确预测其性能，设计者必须了解包含控制系统的整个系 加快-加急“北京       加快-加急“北京       专/蕟运“北京到       加快-加急“北京       统的性能。matlab和simulink形成了基于模型设计的核心环境，用于创造物理系统性能的精确数学 给力2011“北       加快-加急“北京       模型。matlab/simulink环境的图形和块图范例使得用户拖放预先造型的元件，并把它们连接起 来，同时创造动态系统模型。这些动态系统是时间连续、多速率或者时间离散或是这三个的任何 组合。建模环境是分等级的，自动形成的文件如图1所示。系统结构和功能可通过群组合模型来表 示。 三洋☆维╱修╱点       专/蕟运“北京到       北京到山东武城县       加快-加急“北京       加快-加急“北京       给力2011“北       ）┋全╳力╳以╳       ）┋全╳力╳以╳       专/蕟运“北京到       加快-加急“北京       VIP公司推荐 图1 利用simulink复杂控制系统的等级模型 2.2 plecs工具箱 plecs是在simulink环境中仿真电气电路的simulink工具箱。由于提供理想元件，所以仿真速度 快。 http://www.jdzj.com/bpq/article/2009-12-17/10098-1.htm 2011-8-9
    利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块库仿真太阳光电(PV)换流器-机电... Page 3 of 9 图2 用于电路仿真的部分plecs元件 如图2所示，利用plecs形成的电路，包括电阻器、电感器、电容器、开关、电压和电流源都 可当作理想元件。可以用探针测量电压和电流。这些测量可以作为simulink环境中的控制反馈或者 只用于在线观察的范围。 利用特殊探针，只能在图形窗口观察到电压和电流。在处理仿真结果方面，matlab/simulink 具有非常好的仿真效果。实际上，大部分仿真工具都提供了一个simulink接口。 使用此工具箱，可能实时仿真电力转换器和其它电气线路，这与plecs子系统及其控制和标准的si mulink子系统一样。 2.3 实时控制的最后一步 利用系统模型和实时工艺，在生产任务处理器上进行测试,验证和嵌入式实施的实时代码可以 自动生成, dspace的硬件举例[8]。由于它的创造，该代码自动优化，快速执行并有效利用储存 器。系统模型自动产生代码可避免因人工转换模型代码的错误，又可以节省时间,允许软件开发商 集中处置更加需要的任务。 利用电气驱动仿真dspace系统的典型样例如文献[9]中所示，利用风能转换系统仿真dspace系 统的典型样例如(pwm)在文献[10]中所示。 但是在实际执行之前，所利用的电厂模型仿真的控制部分必须有效。这种模型可选用simulink 传递函数或plecs工具箱开发。 3 光电(pv)转换器的仿真 3.1 研究系统和控制 单级单相电网连接光电(pv)转换器系统的通用结构如图３所示，包含两大部分——电厂部分 (硬件部分)，例如光电(pv)阵列, 光电(pv)转换过滤器和公用电网;——以及由算法组成的控制部 分，如最高功率点跟踪(mppt)，锁相环(pll),直流电压控制器和电流控制器等。 图3 电网，电源(pv阵列)，电力转换器，控制和pwm的电力电子系统 http://www.jdzj.com/bpq/article/2009-12-17/10098-1.htm 2011-8-9
    利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块库仿真太阳光电(PV)换流器-机电... Page 4 of 9 图4 光电(pv)转换器的simulink模型 利用simulink环境的图形显示的功能，已经建立了仿真模型，如图4中所示。仿真模型分为控 制部分和电厂部分，这样在应用dspace实验验证时，可在实时应用中直接执行控制部分。利用控 制系统模型和实时车间，自动生成dspace系统上的代码测试，验证和嵌入式实施。(参见图5)。 因此，图4和图5中的控制块是一致的并首次利用一个电厂和pwm模型进行离线仿真，如图4中 所示，通过除去电厂模型并向实际电厂增加接口，可进行在线测试使得控制开发时间可以大大的 缩短，如图5所示。 图5 dspace实施的控制系统模型 图6 光电(pv)能量转换系统的控制图 单级单相光电(pv)转换器系统的控制结构如图6所示。该控制结构主要是基于锁相环(pll)，mp pt算法，直流电压控制器和电流控制器的同步算法。 光电(pv)转换器控制结构仿真模型是基于直觉上的图形方式建立的，如图7所示。 http://www.jdzj.com/bpq/article/2009-12-17/10098-1.htm 2011-8-9
    利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块库仿真太阳光电(PV)换流器-机电... Page 5 of 9 图7 光电(pv)转换器控制结构的仿真模型 图8表示单相锁相环(pll)结构，包括电网电压监控[11]。pll用于提供单元电力因素操作，包含 转换器输出电流和电网电压的同步，也提供一个规则的正弦电流参考。 单相锁相环(pll)结构的等效simulink模型列于图8和图9中。 图8 包括电网电压监控的单相锁相环(pll)结构通用形式 利用适当的谐振(pr)控制器实现电网电流控制器，公式定义如下[12]: 图9 单相锁相环(pll)结构的simulink模型 pr控制器可连接谐波补偿器(hc)，gn(s),定义如下: (1) (2) 电网电流控制器(pr+hc)的simulink模型描述在图10中，其中双积分器的相同方块被用于不同 共振频率。 http://www.jdzj.com/bpq/article/2009-12-17/10098-1.htm 2011-8-9
    利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块库仿真太阳光电(PV)换流器-机电... Page 6 of 9 图10 电网电流控制器的simulink模型 图11 pr电流控制器—根轨迹和波德图的分析 利用matlab/simulink环境中提供的sisotool工具箱已经完成电流控制器的调谐。电网电流控制 器(pr+hc)的根轨迹和波德图的分析如图11所示。该工具允许人工设定控制器的增益，强加一定带 宽，同时通过调整相位差以确保稳定。 matlab/simulink环境是控制设计的一个有效工具，但模型切换转换器也是一个技术难点。因 此，为了测试电力线路仿真的性能，本文使用两种不同的技术开发出相同的一个电厂:一个采用传 递函数方法，另一个则利用了plecs工具箱。 3.2 利用matlab/simulink环境仿真电厂 首次使用导向电路中不同接点处、高复杂性和艰巨性的监控信号的传递函数方法开发出电厂 模型。 http://www.jdzj.com/bpq/article/2009-12-17/10098-1.htm 2011-8-9
    利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块库仿真太阳光电(PV)换流器-机电... Page 7 of 9 图12 电力电路图 图13 电压源反向器simulink模型 图12为模拟的电力电路图，图13为模拟的电压源反向器simulink模型图。图14显示了lcl滤波 器以及公用电网的simulink转换功能途径。因为它是可以察觉的,所以在电路板上很难跟踪不同节 点的信号,特别是电路板复杂度很高的情况下，难度更明显。 3.3 使用plecs进行设备模拟   图14 lcl滤波器以及公用电网的simulink转换功能途径 用plecs搭建电路非常简单直接。只要把拖拉所需部件在一起然后连接起来就可以做成理想的 电路板。使用plecs的pv系统模拟模块与图4表示的一样,只是设备子系统使用plecs工具箱改变,控制 方法同图7所描述的一致。设备子系统是用plecs进行建模的电路。电板包括dc电源,反相器,lcl滤波 器和公用电网的模型。设备的详细电板如图15所示。这些模型组成了以下描述的子系统。dc电源 使用电压源建成。反相器是基于4个igbt和内置反平行二极管而建成。这些开关由门控信号(sa-sb-s c-sd),使用特别门控信号端口来从simulink控制部件转给plecs电路。电子端口在电子信号的输入输 出子系统中使用(dc+, dc-, l, n)。 为了对反相器的高频脉冲进行过滤,使用了一个lcl滤波器。电感和电容值在子系统表征码中设 置。对于前面提到的电子信号,特别使用了电子端口。栅极使用了感应的抗阻型电容部件,参数由子 系统的表征码进行设置。另外,如图15所示,在电路任何部分的电流和电压都可以通过测量,在示波 器显示; 或者在simulink环境中的控制办法以反馈信息得到使用。 http://www.jdzj.com/bpq/article/2009-12-17/10098-1.htm 2011-8-9
    利用MATLAB/Simulink图形环境和PLECS模块库仿真太阳光电(PV)换流器-机电... Page 8 of 9 图15 全桥路布局的plecs电路,通过lcl滤波器与栅极联接 4 模拟结果   图16 pv反相器模拟结果 (a)设备使用plecs模型的反相器电压和电流波形； (b)设备使用plecs模型的栅极电压和电源波形 (c)设备使用simulink的反相器电压和电源波形 (d)设备使用simulink的栅极电压和电源(图中文字)波形。 图16显示了使用两种不同设备建模技术的模拟结果比较。一个使用了plecs工具箱(前两组 图)，另一个使用了simulink转换功能途径(最后两组图)。模拟结果通过使用相同控制结构和相同设 备参数得到(如图所示)。两组不同设备应用几乎无任何不同。然而,使用plecs模型设备所用时间比 使用simulink转换功能途径要少四倍。所以，一秒的实际时间使用了plecs为59s的时间，而使用了 simulink转换功能途径为3分46s。 5 结束语 本文集中讨论了在实时执行之前的电力系统控制模拟操作。首先主要在控制设计中特别讨论 了一个单相pv反相器在simulink的模拟操作。控制器可以使用dspace系统自动在线测试。第二以 一个电路模拟器的身份介绍了plecs这个新型部件装置。两个工具的组合为电源转换模拟器的开关 提供了一个很好的环境。 plecs是一个非常适合在matlab/simulink环境中电路板建模的工具。把plecs和simulink组合在 一块的优势不仅在于加快了模拟操作,简便了电板制作过程, 而且在电路板的模拟和在标准simulink 环境中的部件建模控制也处于领先。然而,与系统软件一起的电路组合软件可能会给初学的用户带 来混淆。另外,部件之间的线路连接也并不是相同概念。   http://www.jdzj.com/bpq/article/2009-12-17/10098-1.htm 2011-8-9
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