图9-47给出了SIMULINK中对单相CHBPWM进行仿真的模型文件,电路参数设置如前所述。系统给定电流为50Hz的正弦电流,其幅值是50A。Fourier模块用来对负载电流中的基波分量进行计算。快速傅里叶变换(FFT)模块从SimPowerSystems库的Extra Library子库的Discrete Measurement中找到,其参数设置如图9-48所示,采样时间(Sampling time Ts)200e-6即200μs,这意味着采样频率为5kHz,所以有效分析的电流谐波频率为2.5kHz。由于基波为50Hz,这就是说,该FFT模块有效分析的谐波次数最高为50次。
图9-47 SIMULINK中CHBPWM技术控制电流仿真模型图
图9-48 FFT参数设置界面
图9-49给出了HBC环宽为1A时的实际电流波形图,其中给定电流为黄色波形中间的红色曲线所示,可以看出电流波形正弦度较好。图9-50给出了针对实际电流进行FFT分析的频谱图。
图9-49 环宽为1A时的给定电流与实际电流波形图
图9-50 环宽为1A时的电流FFT分析结果
把HBC的环宽设置为10A,重新进行仿真。图9-51给出了实际电流的仿真波形图,图9-52给出了其FFT频谱图。
从图9-50和图9-52的对比中可以看出,滞环宽度h越大,那么其高频电流分量越明显——这个结论似乎有问题。为了深入分析这个结论是否正确,将不同h下的负载电流绘制在MATLAB的figure中,明显发现h=1时的电流谐波频率较大,在0.002s内大约有20个周期的谐波,因此谐波约为10kHz;h=10时电流谐波频率较小,在0.002s内大约有6个周期的谐波,因此谐波约为3kHz。据此分析可以得知,图9-50与图9-52的结果是有问题的。
前面已经指出图9-48中FFT模块参数设置使得频谱分析的有效频率限制在2.5kHz。而根据图9-53分析,两种情况下的谐波频率都高于2.5kHz,因此前面的FFT分析结果确实是错误的(即图9-50、图9-52为错误的仿真结果)。为此,重新设置图9-48中的采样时间(Sampling time Ts)为20e-6,即20μs,这使得该模块可以分辨的频率范围增加到25kHz,对应了50Hz信号的500次谐波。重新进行FFT分析的结果分别如图9-54和图9-55所示。(www.xing528.com)
图9-54显示h=1时最明显的电流谐波发生在200×50=10kHz,图9-55显示h=10时最明显的电流谐波发生在60×50=3kHz,这个结论与前面的时域分析结果完全吻合。
图9-51 环宽为10A时的给定电流与实际电流波形图
图9-52 环宽为10A时的电流FFT分析结果
图9-53 两种滞环宽度下负载电流波形图
图9-54 滞环宽度1A时负载电流FFT频谱图(修正后)
图9-55 滞环宽度10A时负载电流FFT频谱图(修正后)
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