4 仿真平台设计、结果及分析

4.1 直接电流控制仿真平台设计、结果及分析

4.1.1 直接电流控制仿真平台设计

图4.1主电路仿真模型

如图，主电路主要由交流回路、直流回路和功率开关桥路组成。其中，直

流侧采用开关控制使系统分别运行于整流状态和有源逆变状态。

图4.2控制电路仿真模型

如图，控制电路主要分为电压控制外环和电流控制内环，由直流电压调节

器、电流控制器、坐标变换、SVPWM等模块组成。

图4.3 电流的前馈解耦模型

如图，电流通过前馈解耦实现控制，其中前向通路中采用PI控制。

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图4.4 SVPWM模型

4.1.2 直接电流控制仿真结果及分析

电路仿真参数设置为：三相电源线电压380V，交流侧电感20mh，直流侧滤波电容300uF，系统直流电压给定600V，仿真总时长0.5s, 0.25s时采用开关切换使0-0.25s时为整流状态，0.25-0.5s时为有源逆变状态。电压、电流环的PI调节器的比例积分系数根据仿真效果调整，并最终取值为电流环Kp=70,Ki=1667;电压环Kp=0.16,Ki=18。仿真解算器选择定步长，相对精度1e-5。为使系统从不控整流的平均输出电压开始，交流电容初始值选择C=2.34*220=515V。

403020100-10-20-30-4000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5

图4.5 网侧a相电压电流波形

由图可见，0s时，Ia滞后Va 90度，相当于运行于交流侧稳态矢量关系图A点；0-0.005s时，Ia滞后Va 0-90度，相当于AB段；0.005s-0.25s时，Ia与Va同相，相当于B点，整流器实现单位功率因数整流；0.25-0.255s时，Ia超前Va 90-180度，相当于CD段；0.255s-0.5s时，Ia与Va反相，相当于D点，整流器

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实现单位功率因数有源逆变。电流谐波较少。

70065060055050045000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5

图4.6 直流侧电压波形

由图可知，直流输出电压由不控整流后的515V开始，经由PWM整流器控制，最终稳定于600V，调节时间约为0.04s。

500040003000200010000-1000-2000-300000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5

图4.7 有功P和无功Q的仿真波形

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由图知，无功P经初始调节后始终保持在0左右；有功P在整流阶段大于0，在有源逆变阶段小于0，且经过初始调节后值基本保持不变。即整流阶段，电网向直流侧传输有功，无功基本为0；有源逆变阶段，PWM整流器向电网传输有功，无功基本为0.

4.2 直接功率控制仿真平台设计、结果及分析

4.2.1 直接功率控制系统仿真平台

图4.8 控制电路仿真模型

如图，控制电路为电压控制外环、功率控制内环结构。主要由直流电压调节、功率测量、功率滞环比较、查表产生PWM等模块组成。

图4.9 瞬时功率的测量模块

图4.10 PWM的生成模块

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