三相并網(wǎng)逆變器是新能源發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的重要連接紐帶,在整個(gè)新能源發(fā)電系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位。為了實(shí)現(xiàn)三相并網(wǎng)逆變器的半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真,本文從實(shí)時(shí)仿真建模方法和半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)兩個(gè)方面進(jìn)行了研究,主要工作如下:本文首先研究了電力電子系統(tǒng)的建模方法,針對電力電子系統(tǒng)隨著開關(guān)狀態(tài)不斷變化給整個(gè)仿真系統(tǒng)帶來大量計(jì)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(wǎng)逆變器獨(dú)立運(yùn)行模式下的模型,該方法避免了開關(guān)動(dòng)作導(dǎo)致對整個(gè)系統(tǒng)模型方程的更新,減少了計(jì)算量;對于其中的開關(guān)器件的等效方法,選用了開關(guān)函數(shù)法來建立開關(guān)器件的等效模型,針對傳統(tǒng)開關(guān)函數(shù)仿真精度有限的問題,提出了考慮開關(guān)電壓損耗和死區(qū)時(shí)間影響的改進(jìn)開關(guān)函數(shù)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(shù)值積分算法進(jìn)行離散化處理,并驗(yàn)證了建立的三相并網(wǎng)逆變器實(shí)時(shí)仿真模型的正確性。其次,采用了基于System Generator模型化的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)三相并網(wǎng)逆變器實(shí)時(shí)仿真模型基于FPGA的仿真,并在System Generator中分別進(jìn)行了開關(guān)器件部分和連續(xù)電路部分狀態(tài)空間的求解器設(shè)計(jì)。首先使用Simul... 

【文章來源】：上海電機(jī)學(xué)院上海市

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

離線仿真與實(shí)時(shí)仿真的差異Fig.1-1Thedifferencebetweenoff-linesimulationandrealtimesimulation實(shí)時(shí)仿真與離線仿真的不同在于實(shí)時(shí)仿真的計(jì)算時(shí)間必須小于實(shí)時(shí)仿真的仿

上海電機(jī)學(xué)院碩士學(xué)位論文-10-圖2-1基于節(jié)點(diǎn)分析法的仿真計(jì)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(tǒng)中的狀態(tài)變量描述來建立系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變量與系統(tǒng)外部輸入變量和系統(tǒng)輸出變量之間關(guān)系的一種方法[42]。電力電子系統(tǒng)采用狀態(tài)變量分析法的建模的過程為：首先選取系統(tǒng)中的電容電壓與電感電流作為獨(dú)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(tǒng)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(shù)值積分方法對系統(tǒng)狀態(tài)方程進(jìn)行求解。()()()()()()xtAxtButytCxtDut(2-1)式中：

上海電機(jī)學(xué)院碩士學(xué)位論文-12-散開關(guān)器件部分，而無需像節(jié)點(diǎn)分析法和狀態(tài)變量分析法一樣對建立的整個(gè)系統(tǒng)模型方程進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，連續(xù)-離散模型分離法只需要更新建立的開關(guān)模型部分，這樣大大減少了計(jì)算量。因此本文采用連續(xù)-離散模型分離法對三相并網(wǎng)逆變器建立實(shí)時(shí)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(guān)系圖Fig.2-2Thediagramofcontinuousdiscontinuousmodelseperation該方法將電力電子系統(tǒng)模型中開關(guān)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(guān)模型G描述開關(guān)器件的輸出電壓VSW(Ua、Ub、Uc)與開關(guān)器件的輸入電流ISW(Ia、Ib、Ic)之間的關(guān)系，從而將開關(guān)器件部分從整個(gè)電力電子系統(tǒng)模型中分離出來。開關(guān)模型G計(jì)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(jì)算出的輸出電流ISW(Ia、Ib、Ic)作為開關(guān)模型G的輸入電流，這樣完成一次整個(gè)電力電子系統(tǒng)模型的計(jì)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(tǒng)實(shí)時(shí)仿真模型時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)研究開關(guān)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(gè)方面，針對這兩個(gè)方面的問題將在下一小節(jié)中進(jìn)行討論。2.2開關(guān)器件等效方法目前，開關(guān)器件的建模方法主要有兩種類型，一種是詳細(xì)模型，另一種是行為模型[50]。詳細(xì)模型充分考慮了開關(guān)器件的開關(guān)過程以及開關(guān)特性，通常采用基于開關(guān)器件具體的物理特性的方法來建立其數(shù)學(xué)模型[51]。詳細(xì)模型的優(yōu)點(diǎn)是精度高，缺點(diǎn)是建模難度大，計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間長，計(jì)算資源消耗大。行為模型不考慮開關(guān)器件的內(nèi)部暫態(tài)特性，重點(diǎn)關(guān)心系統(tǒng)級(jí)的狀態(tài)


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