直接功率控制的系統(tǒng)仿真

實際系統(tǒng)中的直接功率控制的實現(xiàn)與直接轉矩控制相似，有功功率和無功功率分別由兩個砰-砰控制器將檢測值與給定值進行滯環(huán)比較，依據(jù)輸出量查表，確定轉子變頻器的開關狀態(tài)，從而實現(xiàn)雙饋電機的直接功率控制。
圖5.1是由上述理論構造的直接功率控制的雙饋發(fā)電系統(tǒng)仿真模塊。仿真選用的參數(shù)為：雙饋電機參數(shù)Rs=0.4Ω，Rr=0.8Ω，Ls=71.31mL，Lr=71.31mL，Lm=69.31mL，仿真在雙饋電機定子輸入220V50Hz三相交流電壓、輸入機械轉矩20N?m、逆變器直流輸入電壓330V、有功給定初值10kW，在0.7秒時突變?yōu)?0kW、無功給定初值為０VA，在0.5秒時突變?yōu)?0kVA、滯環(huán)比較器容差為100的條件下進行，以驗證直接功率控制的控制效果與瞬態(tài)響應能力。
仿真系統(tǒng)中，PQ-power模塊計算出實際輸出的有功與無功，與給定的有功無功指令進行比較，其誤差進入滯環(huán)比較器，滯環(huán)比較器的輸出送入表格模塊。另一方面，磁鏈觀測器計算出轉子磁鏈在MT坐標系的位置，坐標變換模塊把轉子磁鏈轉化到轉子側三相旋轉坐標系中來，得到轉子磁鏈關于轉子a相軸線的夾角,扇區(qū)判斷則判別轉子磁鏈位于哪一個扇區(qū)。以扇區(qū)編號和滯環(huán)比較器的輸出作為依據(jù)查表，就可以得到應輸出的電壓矢量指令，這個電壓指令送入電壓源型逆變器，逆變器輸出六個基本電壓矢量中的一個，對雙饋電機進行控制。

圖5.1 直接功率控制的雙饋發(fā)電系統(tǒng)仿真模型

圖5.2 實際有功功率(w)波形 圖5.3 實際無功功率(VA)波形

圖5.4 有功給定突變前后輸出電壓(V)與電流(A) 圖5.5 無功給定突變時輸出電壓(V)與電流(A)
圖5.2與圖5.3是實際輸出有功功率與無功功率的波形。由圖可知，有功與無功以指定值為中心，在容差所設定的范圍內(nèi)波動，這是直接功率控制的滯環(huán)調節(jié)器在產(chǎn)生作用。由圖還可以看出，在給定值突變時，有功無功的實際值均迅速地跟蹤指定值，幾乎不需要調節(jié)過程。
圖5.4與圖5.5分別是有功與無功給定突變前后輸出電壓與輸出電流的波形。從電流波形可以看出，有功變化時電流幅值變化，無功變化時電流相位變化。由圖還可以看出，輸出電流具有良好的正弦度，但電流上有許多細小的紋波。這是容差允許誤差下產(chǎn)生的，在開關損耗允許的前提下，滯環(huán)容差越小，則開關頻率越高，紋波的頻率越高，電流的波形越好。
由理論與仿真可知，直接功率控制下，較之矢量控制，直接功率控制的控制更為簡單，輸出電流的瞬態(tài)響應更為迅速。在實際的變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)中，直接功率控制是有效可行的。