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pi諧振模式仿真目的

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pi諧振模式仿真目的

在三相逆變器輸出隔離變壓器系統中,三相變壓器的勵磁電流中含有豐富的不對稱諧波成分,其中以 5 次最為嚴重,3 次和 7 次次之。諧波電流會導致輸出電壓波形畸變,所以需要對諧波電流引起的電壓低次諧波進行補償。

經研究,逆變器輸出電壓諧波補償的策略主要有兩種,一是增加各次諧波電壓外環,直接控制逆變器的輸出電壓諧波為零另外一種是增加濾波電容電流的諧波控制環,直接控制電容電流的諧波為零。其中後一種控制策略的響應速度更快,效果更好。

比例諧振控制比例諧振控制(PR 控制)建立在 PI 控制理論基礎上,目的是為消除 PI 控制存在的穩態誤差,最早由日本學者 Sato等提出。PR 控制在 PI 控制基礎上增加了無損諧振環節,在諧振頻率處使控制器的增益無窮大,從而達到消除系統穩態誤差的目的。引入的無損諧振環節導致控制系統存在兩個極點,使系統迴路增益的相角裕度減小,進而導致系統不穩定,所以Holmes 等在控制器中加入了另外一個零點,解決了這一問題。

PR 控制不僅能在諧振頻率處得到無窮大的增益,實現無靜差跟蹤,還可以針對特定次數的諧波對控制器進行配置,達到消除特定次數諧波的目的。仿真和實驗證明它不僅能消除系統的靜態誤差,實現逆變電源的輸出電壓能夠良好追蹤參考正弦,而且對非線性負載的適應能力強,動態響應速度快,輸出電壓諧波總畸變率(THD)小,輸出電壓精度高 。

靜止座標下的交流控制器可等效為旋轉座標下的直流調節器,即 PR 控制器。在靜止座標系下,PR 控制器可直接對誤差信號進行補償,消除穩態誤差。相比旋轉座標控制不通過座標變換即可直接使用,減小了計算量,更具有靈活性。靜止座標系下的 PR 控制器已被證明可以獲得與同步旋轉座標系下控制器相同的穩態和瞬態調節特性,但卻無需座標旋轉變換,因而更容易數字化實現。三相系統經 3/2 變換為兩個完全解耦的單相系統,按照單相逆變器的設計方法進行設計,其中不對稱因素已隱含其中。