三相并網逆變器是新能源發(fā)電系統與電網的重要連接紐帶,在整個新能源發(fā)電系統中占據著重要的地位。為了實現三相并網逆變器的半實物實時仿真,本文從實時仿真建模方法和半實物實時仿真平臺兩個方面進行了研究,主要工作如下:本文首先研究了電力電子系統的建模方法,針對電力電子系統隨著開關狀態(tài)不斷變化給整個仿真系統帶來大量計算的問題,研究了連續(xù)-離散模型分離的方法來建立三相并網逆變器獨立運行模式下的模型,該方法避免了開關動作導致對整個系統模型方程的更新,減少了計算量;對于其中的開關器件的等效方法,選用了開關函數法來建立開關器件的等效模型,針對傳統開關函數仿真精度有限的問題,提出了考慮開關電壓損耗和死區(qū)時間影響的改進開關函數法,來提高模型的仿真精度;對于其中的連續(xù)電路部分,采用狀態(tài)變量分析法建立模型并采用數值積分算法進行離散化處理,并驗證了建立的三相并網逆變器實時仿真模型的正確性。其次,采用了基于System Generator模型化的設計方法來實現三相并網逆變器實時仿真模型基于FPGA的仿真,并在System Generator中分別進行了開關器件部分和連續(xù)電路部分狀態(tài)空間的求解器設計。首先使用Simul... 

【文章來源】：上海電機學院上海市

【文章頁數】：81 頁

【學位級別】：碩士

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離線仿真與實時仿真的差異Fig.1-1Thedifferencebetweenoff-linesimulationandrealtimesimulation實時仿真與離線仿真的不同在于實時仿真的計算時間必須小于實時仿真的仿

上海電機學院碩士學位論文-10-圖2-1基于節(jié)點分析法的仿真計算流程Fig.2-1Simulationprocessbasedonnodeanalysismethod2.1.2狀態(tài)變量分析法狀態(tài)變量分析法是通過系統中的狀態(tài)變量描述來建立系統內部狀態(tài)變量與系統外部輸入變量和系統輸出變量之間關系的一種方法[42]。電力電子系統采用狀態(tài)變量分析法的建模的過程為：首先選取系統中的電容電壓與電感電流作為獨立狀態(tài)變量，其次通過基爾霍夫電流和電壓定律列寫系統的基本方程，消去中間變量，得到狀態(tài)–輸出方程如式（2-1）所示，最后利用數值積分方法對系統狀態(tài)方程進行求解。()()()()()()xtAxtButytCxtDut(2-1)式中：

上海電機學院碩士學位論文-12-散開關器件部分，而無需像節(jié)點分析法和狀態(tài)變量分析法一樣對建立的整個系統模型方程進行實時更新，連續(xù)-離散模型分離法只需要更新建立的開關模型部分，這樣大大減少了計算量。因此本文采用連續(xù)-離散模型分離法對三相并網逆變器建立實時仿真模型。其基本原理框圖如圖2-2所示。圖2-2連續(xù)-離散模型法關系圖Fig.2-2Thediagramofcontinuousdiscontinuousmodelseperation該方法將電力電子系統模型中開關器件部分的模型采用理想電壓源替代，含電感、電容等連續(xù)性器件的連續(xù)電路部分采用理想受控電流源替代。用開關模型G描述開關器件的輸出電壓VSW(Ua、Ub、Uc)與開關器件的輸入電流ISW(Ia、Ib、Ic)之間的關系，從而將開關器件部分從整個電力電子系統模型中分離出來。開關模型G計算輸出電壓VSW(Ua、Ub、Uc)作為連續(xù)電路模型的輸入，注入到描述連續(xù)電路模型的方程F中，連續(xù)電路模型方程F將計算出的輸出電流ISW(Ia、Ib、Ic)作為開關模型G的輸入電流，這樣完成一次整個電力電子系統模型的計算。其中的VSRC、ISRC、X分別表示連續(xù)電路模型中的電壓源、電流源以及狀態(tài)量。在使用連續(xù)-離散模型方法建立電力電子系統實時仿真模型時，重點應研究開關器件的模型等效方法，以及連續(xù)電路部分該如何建模兩個方面，針對這兩個方面的問題將在下一小節(jié)中進行討論。2.2開關器件等效方法目前，開關器件的建模方法主要有兩種類型，一種是詳細模型，另一種是行為模型[50]。詳細模型充分考慮了開關器件的開關過程以及開關特性，通常采用基于開關器件具體的物理特性的方法來建立其數學模型[51]。詳細模型的優(yōu)點是精度高，缺點是建模難度大，計算量大，計算時間長，計算資源消耗大。行為模型不考慮開關器件的內部暫態(tài)特性，重點關心系統級的狀態(tài)


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