永磁同步电机操控体系仿线）
2022-04-30 17:32:43       来源：乐鱼官网

　　在评论逆变器模型之前，咱们需求先清晰一个问题，什么是电路拓扑式建模（简称拓扑建模）和数学建模？

　　电力电子体系的拓扑建模，从大类上都能够归入物理式建模（Physics-Based Modeling），物理式建模的最大特色便是用户一般经过拟物化的方法，例如电路拓扑图、机械结构图等树立目标的模型，而数学建模一般是经过数学方程。

　　最典型的物理式建模东西便是Simulink环境下的Simscape东西箱，能够树立机、电、液、热、磁等的物理模型，其下面的Simscape Electrical东西箱便是专门为电力电子体系的建模而规划的。在Simscape Electrical东西箱下面有一个Specialized Power System东西（原称号SimPowerSystem），两者的差异如下图所示：

　　拓扑建模依据电路图，直接运用Simscape Electrical或许Specialized Power System树立电力电子体系的电路模型即可，然后运用仿真软件主动得到数学模型，再在Simulink中进行仿真，得到仿真成果。

　　数学建模依据电路图，先经过人工的方法得到其数学方程（例如微分方程、差分方程、状态机），然后运用Simulink的根本模块（例如乘、加、判别、挑选、积分）树立数学模型，再在Simulink中进行仿真，得到仿真成果。

　　Simulink中的SimscapeElectrical和Specialized Power System模型库，包含了许多电力电子和电机的模块，直接就能运用，咱们为什么还要挑选费时吃力的数学建模，运用最根本的Simulink模块来树立这些模型呢？

　　自己开发的模型，都是白盒的，能够很便利的添加新特性，例如电机的饱满特性、谐波特性，齿槽转矩，温度改变，损耗等，让你的仿真体系越来越符合实际体系。

　　自己在研讨物理目标的数学方程进程中，进一步加深了对物理目标的了解，此外这些数学方程关于规划操控算法十分有协助。

　　Specialized Power System模块库中的模型不能下载FPGA中运转，而运用最根本的Simulink模块开发的模型不只能够下载至CPU中运转，并且能够下载FPGA中运转。

　　跟着SiC等器材的呈现，电力电子体系的开关频率越来越高，自己开发的模型能够一般占用的资源更小和运转的速度更快，满意大规模数量、兆赫兹开关频率等仿真的需求。

　　自己开发的模型不受渠道的约束，经过Simulink Coder东西生成C代码，能够运转在简直一切的处理器中，经过HDL Coder东西生成HDL代码，能够运转在简直一切的FPGA中。

　　总归电力电子体系总是在不断发展的，还有许多部件在Specialized Power System中都是没有的，例如，多相感应电机，双三相永磁电机，直线感应电机，直线同步电机。可是只需你把握了最重要的原理和方法，就能满意电力电子体系仿真千变万化的需求。当然这也对个人能力提出了更高的要求。

　　三相两电平逆变器是运用最广泛的电力电子拓扑之一：电机驱动器，光伏逆变器，风电变流器，停止无功补偿器，有源滤波器等，运用到各个职业。拓扑结构如下图所示，由6个全控开关器材和6个反向并联的续流二极管组成，每2个全控开关器材和2个反向并联的续流二极管组成1个H半桥，总共3个H半桥。现在最常用的全控器材为IGBTMOSFET。

　　可是这个很难实时模仿，由于这个进程与器材自身的特性（结电容，结温等）、驱动电路（驱动电阻等）、外围电路（低感母排的结构），模块内部的结构（键合线等），输入的电流、反向电压等有关。

　　此外，从FS820R08A6P2B的Datasheet中关于时刻的描绘，能够看出根本上这个进程都是几十个纳秒，就算运用FPGA，仿真步长也需求上百纳秒。

　　咱们知道电力电子器材损耗包含：通态损耗、断态损耗、注册损耗、关断损耗，这个相同很难实时模仿，原因和上面那个问题是相同的。可是这里有一个折中的方法，便是客户现已测验并得到了此类型器材在不同电流、电压、温度下的损耗数据，那么在实时仿真时，能够直接同Look up table查表得到。

　　3.稳态下的导通饱满压降，能够同Look up table或许线性函数完成

　　H半桥是组成三相两电平逆变器的根本拓扑结构，因而首要树立两电平H半桥的数学模型。以x相（x为a，b或c）为例，剖析、电流的流向与输出电压之间的联络，得到下图：

　　Simulink模型的树立比较简单，运用Multiport Switch模块，完成“表1 两电平H半桥输入输出联络表”的功用即可，在此不再累述。

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