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高压变频器仿真测试

高压变频器拓扑介绍

下图为五级H桥级联高压变频器拓扑结构,其中输入电压为6KV中压电网,采用功率单元串联方式,利用移相叠加原理实现0~6KV完美无谐波输出。无需任何升压和滤波装置,可直接驱动普通中压电机。


前级每个功率模块内部均采用二极管进行全波整流,经中间大电容滤波,使电压波形平滑更趋于直流;后级采用IGBT逆变桥将直流逆变成脉宽调制电压输出,并控制输出电压波形中的基波幅值和频率。每个功率单元输入由移相变压器二次侧供电,每相5个功率单元输出串联,最终形成Y型连接。


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五级H桥级联高压变频器拓扑结构


基于MT 8020的CPU+FPGA联合实时仿真方案



基于MT 8020超强的CPU性能以及超高的FPGA计算精度,可将电网、移相变压器和不可控整流部分运行在8020实时仿真器的CPU上,级联H桥和电机部分运行在FPGA上。


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如下是基于MT 8020实时仿真器的五级高压变频器系统实时仿真实拍图,图右侧是MT 8020,用来仿真五级高压变频器系统;左侧是我们公司的MT 1070 快速原型控制器,MT 1070用来运行高压变频器系统的控制算法并发出PWM信号控制 MT 8020中实时运行的级联H桥;MT 8020 和 MT 1070 之间通过真实物理IO来交换信号,实现一个真正的 HIL(硬件在环)仿真测试系统。


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实时仿真实测结果

五级H桥级联高压变频器实时仿真波形如下所示,其中图(a)为高压变频器网侧电流,由于高压变频器拓扑结构采用5个功率单元串联,依次相差12°,形成30脉波的整流电路,网侧电流谐波非常少,波形质量较好;图(b)为不可控整流桥交流侧A相电流,不可控整流桥交流侧的A相电流与理论不可控整流桥交流侧波形结果基本一致;图(c)为高压变频器机侧电流,机侧电流呈正弦、波形质量较好;图(d)为高压变频器输出端线电压波形,该线电压呈21电平(4*N+1,N=5)近似正弦波形,与实际理论分析结果一致。图(e)为高压变频器A相桥臂两个相邻单元PWM信号,其中两路PWM载波初始相位相差36°。


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