直接功率控制的系统仿真

直接功率控制的系统仿真

实际系统中的直接功率控制的实现与直接转矩控制相似，有功功率和无功功率分别由两个砰-砰控制器将检测值与给定值进行滞环比较，依据输出量查表，确定转子变频器的开关状态，从而实现双馈电机的直接功率控制。
图5.1是由上述理论构造的直接功率控制的双馈发电系统仿真模块。仿真选用的参数为：双馈电机参数Rs=0.4Ω，Rr=0.8Ω，Ls=71.31mL，Lr=71.31mL，Lm=69.31mL，仿真在双馈电机定子输入220V50Hz三相交流电压、输入机械转矩20N•m、逆变器直流输入电压330V、有功给定初值10kW，在0.7秒时突变为20kW、无功给定初值为０VA，在0.5秒时突变为10kVA、滞环比较器容差为100的条件下进行，以验证直接功率控制的控制效果与瞬态响应能力。
仿真系统中，PQ-power模块计算出实际输出的有功与无功，与给定的有功无功指令进行比较，其误差进入滞环比较器，滞环比较器的输出送入表格模块。另一方面，磁链观测器计算出转子磁链在MT坐标系的位置，坐标变换模块把转子磁链转化到转子侧三相旋转坐标系中来，得到转子磁链关于转子a相轴线的夹角,扇区判断则判别转子磁链位于哪一个扇区。以扇区编号和滞环比较器的输出作为依据查表，就可以得到应输出的电压矢量指令，这个电压指令送入电压源型逆变器，逆变器输出六个基本电压矢量中的一个，对双馈电机进行控制。

图5.1 直接功率控制的双馈发电系统仿真模型

图5.2 实际有功功率(w)波形      图5.3 实际无功功率(VA)波形

图5.4 有功给定突变前后输出电压(V)与电流(A)       图5.5 无功给定突变时输出电压(V)与电流(A)
图5.2与图5.3是实际输出有功功率与无功功率的波形。由图可知，有功与无功以指定值为中心，在容差所设定的范围内波动，这是直接功率控制的滞环调节器在产生作用。由图还可以看出，在给定值突变时，有功无功的实际值均迅速地跟踪指定值，几乎不需要调节过程。
图5.4与图5.5分别是有功与无功给定突变前后输出电压与输出电流的波形。从电流波形可以看出，有功变化时电流幅值变化，无功变化时电流相位变化。由图还可以看出，输出电流具有良好的正弦度，但电流上有许多细小的纹波。这是容差允许误差下产生的，在开关损耗允许的前提下，滞环容差越小，则开关频率越高，纹波的频率越高，电流的波形越好。
由理论与仿真可知，直接功率控制下，较之矢量控制，直接功率控制的控制更为简单，输出电流的瞬态响应更为迅速。在实际的变速恒频发电系统中，直接功率控制是有效可行的。