首先说一下在整个仿真过程中遇到的问题。最开始仿真只是照着原理图搭建simulink仿真图,然后对整个一个双buck逆变器进行仿真,最后有两种结果,
1.仿真失败,出现莫名其妙的错误
2.仿真成功,输出莫名奇妙的结果
一次成功的情况很少,几乎没有。
总结原因:
1.对simulink的仿真模块不熟悉,使用了错误的模块;
2.对电路不熟悉,电路参数,控制方法等。
对于电力电子仿真前,应该要做到这几点:
1. 计算好电路参数(最重要的是电感、电容和开关频率的匹配);
2.明白电路的控制方法,调制规则(如何产生控制信号、控制信号加在那个开关管);
3. 要清楚理解电路的工作原理(不同控制信号,加在电路上电路的工作模块)。
4.明白在仿真中要用到的模块的工作原理和适用范围(初学者可能会比较费力,仿真做多了就都熟了,如果要用到新的模块,最好的了解方式是通过help查看simulink给的技术文档)。
对双buck逆变器仿真,无论怎样都不能输出正弦波,以至于怀疑这个双buck逆变电路是否真的可以输出正弦波。在重新查看资料后,准备将双buck拆分,分成正负buck电路。
正负buck电路仿真
正Buck电路仿真图
输出电压(上)和输出电流(下)
上面是传统Buck电路,采用简单的闭环控制,参考电压不是一个常数,而是正弦波,输出电压同为正弦波。跟前面分析相同,直流电压只为正的,buck电路的输出电压与直流电压同向。只能输出正弦波的正半周期。
负Buck电路仿真图
输出电压(上)和输出电流(下)
负buck电路也正常工作,输出正弦波负半周期。
双Buck半桥逆变器
将正负buck电路进行并联,在控制方面又加了电流环。
双Buck半桥逆变器闭环仿真
输出电压(上)和输出电流(下)
经过“拆分”和“组装”,双Buck半桥逆变器也算成功了。顺便做了下开环的仿真。
双Buck半桥逆变器开环仿真
开环输出电压(上)和输出电流(下)
调制方式就是正常的SPWM调制,调制比为0.8。开环也可以输出正弦波,因为没有电流电压环的控制,导致输出有些震荡和畸变,正弦波。经过了一系列的仿真,接下来对双Buck全桥逆变器的仿真就比较顺利了。
双Buck全桥逆变器
全周期控制
全周期控制输出电压(上)、输出电流(下)
半周期控制
半周期控制输出电压(上)、输出电流(下)
根据上面仿真结果可以看出,全周期控制的输出电流连续,输出电压在过零时几乎不存在畸变。半周期控制输出电流在过零处存在断续情况,且输出电压的过零畸变,较为严重。但是通过效率计算,半周期控制下的效率为85.3%,全周期控制下效率为83.81%。半周期控制下的效率还是较高的。
对比双Buck全桥逆变器和双Buck半桥逆变器,两者主电路都是60V的直流电源,都采用开环控制,SPWM调制调制比为0.8,双Buck半桥逆变器的输出电压幅值为20V左右,双Buck全桥逆变器输出电压幅值为40V左右,可见双Buck全桥逆变器的直流电压利用率是双Buck半桥逆变器的二倍。
以上仿真结果全部符合前面的分析。