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摘要:本文承受 MATLAB 搭建仿真系统对变频电源进展系统分析。基于
Simulink 做了系统仿真，并做了原理性的论证，调整器件参数比较仿真结果。
引言
由于计算机技术的快速进展和广泛应用，数学模型的应用和仿真越来越普遍。本文争论背景及意义于在 MATLAB 中供给了 Simulink 和 Power Systerm Blockset 工具箱，拥有一种很便利的建模环境，用户不用直接编写程序，而是通过交互命令方式建立、修改和调试模型，给电力电子技术中的各种电路的仿真供给了有利的条件，简化了仿真建模。电力系统工具箱(Power System Blockset)， 如图 1-1 Block Library。
图 1-1 Block Library
MATLAB 在变频器中应用及仿真框图
仿真框图的设计
变频电源主要构造分为以下几个局部。
整流器，它与单相或三相沟通电源相连接，产生脉动的直流电压。
中间电路，有以下三种作用：，供逆变器使用。。。
逆变器，将固定的直流电压变换成可变电压和频率的沟通电压。
掌握电路，它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些局部的信号。
图 2-1 为三相变频电源的仿真电路。在仿真电路图中，双击元件，可得到各元件的属性设置。转变各项的值，运行并通过示波器来显示各个量的变化，以便比较和争论。在仿真环境中，用户通过简洁的鼠标操作就可建立起直观的系统模
型并进展仿真，能有机地将理论争论和工程实践结合在一起。
图 2-1 三相变频电源的仿真电路
整个仿真图由电气系统模块库中的元件搭建组成，元件的直观连接与实际的主电路相像，其中主要包括：整流环节，直流环节，逆变环节， PI 调整器、坐标变换模块、SPWM 产生环节。这些元件都设置有对话框，用户可以便利的选择元件类型和设置参数。
系统子模块的介绍
要得到稳定的输出，系统必需带有反响掌握。本系统承受 PI 反响掌握。
测量模块(measure)
如图 2-2 所示，左图为 Block Library 中的 measure 模块图。其作用是测量三相电路中的电压和电流。如同时选择电压和电流测量，则输出单相对地电压 Vabc 和线电流 Iabc(如右图)。该模块输出可选择以标幺值输出，也可输出实际的电压量和电流量。假设以标幺值作为输出，则需事先选定基准值。本文承受标幺值作为输出，且只输出电压量，基准值选定为 36V。
电压调整器(Voltage Regulator)
图 2-3 为 Voltage Regulator 模块，其为电压调整器。主要作用是用abc/dq 变换把三相电压变换成 dq 两相，变换后 d 轴重量是电压有效值。将 d 轴重量与给定值进展比较，送PI 调整器，再经dq/abc 反变换，作为PWM Generator 的调制信号。
图 2-2 测量模块(measure)
图 2-3 电压调整器(Voltage Regulator)
以下分别介绍 Voltage Regulator 的原理及组成局部。
abc/dq 转换器
从负载得到的只是三相电压，为了模型计算，需将其转化成 d/q 坐标下的值， 转化器设计如图 2-4。
图 2-4 abc/dq 转换器
派克变换是人们生疏也是最广泛运用的坐标变换之一。它的根底是“任何一组三相平衡定子电流产生的合成磁场，总可由两个轴线相互垂直的磁场所替代” 的双反响原理。依据这原理，将这两根轴线的方向选择得与转子正、交轴方向全都，使三相定子绕组电流产生得电枢反响磁场，由两个位于这两轴方向的等值定子绕组电流产生的电枢反响磁场所替代，就称为派克变换。因此，简言之，派克变换相当于观看点位置的变换——将观看点从空间不动的定子上，转移到空间旋转的转子上，并且将两个位于转子正、交轴向的等值定子绕组，替代实际的三相定子绕组。
经 abc/dq 变换，输出结果即为 d/q 坐标下的 dq 两相电压。d 轴重量是电压有效值，由于是三相对称电压，故 0 相可无视不计。
PID 调整器
PI 调整是工业掌握中最常用的一种掌握器。调整器的目的是消退输出与输入的偏差。在工业过程进展掌握承受 PID 掌握，根本都能得到满足的效果。比例掌握能快速反响误差，从而减小误差，但比例掌握不能消退稳态误差，比例系数的加大，会引起系统的不稳定；积分掌握的作用是，只要系统存在误差，积分掌握作用就不断地积存，输出掌握量以消退误差，但积分作用太强会使系统超调加大，使系统消灭振荡；微分掌握可以减小超调量，抑制振荡，使系统地稳定性提高，同时加快系统地动态相应速度，减小调整时间，从而改善系统地动态性能。基于现实中一旦参加微分环节，参数调整难度加大，因此，本设计只承受 PI 控
制器。其数字实现离散化后算法为：
u ( k ) = K
e ( k ) + K
p
T å e ( i ) ，式中 KP 为比
i
例增益，KI 为积分增益， T 为采样时间。框图如图 4-6。
图 2-5 PI 调整器
2-6 当
为便利比较，本文此处给出选定
为
，Ki 为 200 的波形
为 ，Ki
3000 的波形。如图
经反复比较，选定 Kp 为 ，Ki 为 2-6 为其仿真波形。其中 AC_60 为变压器副边的输出电压，DC_Bridge 为直流母线电压，V_inveter 为 IGBT 的输出波形，V_load 为负载电压即输出电压，输出电压频率设定为 100HZ，如图 4-7.
图 当 为 Ki 为 3000
明显输出波形已明显失真。另外选定一比较极端的状况，即当 为 ， Ki 为 1 。当 比较小时，即放大倍数不够大，会引起输出端的幅度缺乏。
图 当 为 Ki 为 时的波形
转换器
图 2-9 dq /abc 转换器
图 2-9 为 dq /abc 转换器。dq /abc 转换器是 abc/dq 转换器的逆变换，目的是将经 PI 调整器处理后的信号转变成三相正弦波。
通过 dq/abc 变换器得到三相调制信号后，与载波进展调制得到 IGBT 的开关掌握信号。PWM 发生器框图如图 2-10。
仿真结果及分析
图 2-10 PWM 发生器
在 MATLAB/ 环境下对所建立的变频电源系统进展仿真，系统各参数如下：
电网电压
220V ± 10%
50HZ
Kp
变压器参数
滤波电容
220V/60V
4700uf
L
Load
8mh
Min 9 W
图
电网电压为
仿真波形
转变电网电压，观看输出波形如图，可以看出稳压状况良好，输出不随电网输入转变而转变。当电网电压为 220V，242V 时，波形如图分别如图 4-12，4-13。
图 电网电压为 242V 仿真波形
当电网电压为 185V 时，波形如以下图 4-14.
2-13 当电网电压为 185V 时波形
图 2-11，2-12，2-13 为一样负载不同电网电压时电压仿真波形。通过仿真波形的比较，
波形。
W 时的波形。波形充分说明，该变频电源的带负载力量强。固然，受实际器件所限，负载电流不行能到达 9A，此处仅为原理性的仿真。
图 2-14
W
图 2-15
100 W 时的波形
的 Simulink
力电子技术中根本的逆变电路进展了动态仿真，
仿真结果说明，
的。
针对电
给电能到达预期目
参考文献
林飞 杜欣 电力电子应用技术的MATLAB 仿真 北京 中国电力出版社 2025
黄俊 王兆安 电力电子变流技术 西安：机械工业出版社 2025
谢会玲，吴成明，孙志宏，胡翔勇 基于MATLAB 的电力电子技术CAI 软件设计与实现 三峡大学电气信息学院