高頻斬波式串級調(diào)速系統(tǒng)的建模研究

分析了斬波式串級調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，利用MATLAB/Simulink 軟件及SimPowerSystem 工具箱，以電氣原理結(jié)構(gòu)圖的形式建立了三相交流電機(jī)調(diào)速仿真系統(tǒng)。仿真結(jié)果證明，該仿真模型真實再現(xiàn)實際系統(tǒng)的運行過程，實現(xiàn)高效的調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計，建模過程接近實際系統(tǒng)設(shè)計過程，具有工程應(yīng)用和推廣價值。
關(guān)鍵詞：串級調(diào)速系統(tǒng)；IGBT 斬波；仿真；MATLAB

串級調(diào)速是一種經(jīng)典的高效節(jié)能調(diào)速方案[1]，而高頻斬波串級調(diào)速系統(tǒng)是在傳統(tǒng)串級調(diào)速理論基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)的先進(jìn)成果而產(chǎn)生的新一代高效調(diào)速技術(shù)。該技術(shù)以控制轉(zhuǎn)子低電壓回路進(jìn)而控制高壓電機(jī)，以變流轉(zhuǎn)差功率進(jìn)而控制大功率電機(jī)，并以高頻斬波器實現(xiàn)PWM脈寬調(diào)制替代傳統(tǒng)串級調(diào)速系統(tǒng)的逆變角調(diào)節(jié)，具有控制容量小、控制電壓低，調(diào)速性能優(yōu)良和節(jié)能效率高、諧波功率小，裝置尺寸小，運行條件寬松等優(yōu)點，在高壓大容量電機(jī)節(jié)能調(diào)速上具有突出的優(yōu)勢[2,3]。在實際工程設(shè)計中，常需進(jìn)行計算機(jī)仿真研究，以獲得指導(dǎo)性結(jié)論或?qū)こ逃嬎?a target='_blank' class='arckwlink_none'>參數(shù)進(jìn)行驗證。在仿真技術(shù)中，常采用的數(shù)學(xué)模型形式有：傳遞函數(shù)、開關(guān)函數(shù)或狀態(tài)方程等。而三相交流異步電機(jī)和調(diào)速裝置中的電力電子器件都是高度非線性系統(tǒng)，用解析方法難以得到詳盡的描述[4-7]。
為此，在MATLAB/Simulink 環(huán)境下利用SimPowerSystem 工具箱進(jìn)行交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的建模和仿真研究。并且采用封裝技術(shù)將仿真模型按實際系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)建立子系統(tǒng)，整個仿真模型結(jié)構(gòu)清晰，而且仿真試驗結(jié)果表明，該模型能反映實際系統(tǒng)的特性，可信度很高。