本文主要是介绍【MATLAB源码-第229期】基于matlab的有源功率因数校正仿真,采用PI调节改善功率因数;改善后达到99%.,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
操作环境:
MATLAB 2022a
1、算法描述
一、整体结构概述
有源功率因数校正(APFC)是一种用于提高电力系统功率因数的技术,通过控制电流的波形,使其与电压的波形保持一致,从而减少无功功率的产生,提高系统的效率。该仿真模型采用PI调节器来实现功率因数的校正。以下将对图中各个模块和其连接进行详细描述。
二、输入电源部分
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交流输入电压(Vg):这是系统的输入电源,通常为交流电源。输入电压通过一个理想的电压源表示,标记为Vg。
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输入电流测量(ig):在输入电压之后,连接了一个电流测量模块,用于检测输入电流ig的大小。这是为了实时监控输入电流,以便后续的功率因数校正。
三、整流和滤波部分
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整流桥:输入的交流电压经过整流桥转换为脉动的直流电压。图中的整流桥以一个整流符号表示。
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滤波电感(L):整流后的脉动直流电压通过滤波电感L,用于平滑电流的波形,减小电流中的谐波成分。
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滤波电容(C):在滤波电感之后,连接了一个滤波电容C,用于进一步平滑电压的波形,使输出电压更加稳定。
四、功率因数校正控制部分
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PI调节器:PI调节器是功率因数校正的核心部分,通过调节输入电流ig,使其与输入电压Vg同相位。图中PI调节器接收多个反馈信号,包括输入电压Vg、输入电流ig、输出电压Vo和电感电流iL。
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PWM控制器:PI调节器的输出信号送入PWM控制器。PWM控制器生成脉宽调制信号,用于控制功率开关的通断状态,从而调节电流的波形。
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功率开关(S):PWM控制信号驱动功率开关S的开闭状态。功率开关通常为MOSFET或IGBT,用于高频开关操作。
五、输出电压和电流部分
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负载(R):功率因数校正后的电能供给负载。负载通常为电阻性负载,用于模拟实际的用电设备。
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输出电压测量(Vo):在负载之前,连接了一个输出电压测量模块,用于检测输出电压Vo的大小,以便反馈给PI调节器进行调节。
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电感电流测量(iL):滤波电感L之后,连接了一个电流测量模块,用于检测电感电流iL的大小。这也是为了实时监控和调节电流。
六、反馈回路和控制策略
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电流误差放大器:电流误差放大器用于检测输入电流ig与参考电流iL_ref之间的误差,并将该误差放大后送入PI调节器进行处理。
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电压误差放大器:电压误差放大器用于检测输出电压Vo与参考电压之间的误差,并将该误差放大后送入PI调节器进行处理。
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功率因数计算模块:该模块接收输入电压Vg和输入电流ig的信号,计算当前系统的功率因数,并提供反馈信号用于调节。
七、PI调节的实现
PI调节器的核心是比例积分控制,通过对误差信号的比例和积分运算来调节输出。具体来说:
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比例控制(P控制):比例控制通过对误差信号乘以一个比例系数来快速响应误差的变化,从而迅速调整系统的输出。
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积分控制(I控制):积分控制通过对误差信号进行积分运算来消除系统的稳态误差,确保系统在长期运行中保持精确。
PI调节器的输出控制信号送入PWM控制器,通过调节PWM信号的占空比,控制功率开关的开闭状态,从而实现对输入电流的调节。
八、仿真模型的运行流程
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初始状态:系统上电后,输入电压Vg开始供电。整流桥将交流电压整流为脉动直流电压。
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滤波处理:脉动直流电压经过滤波电感L和滤波电容C,平滑成为稳定的直流电压。
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电流测量与反馈:输入电流ig、输出电压Vo和电感电流iL被实时测量,并反馈给PI调节器。
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误差检测:电流误差放大器和电压误差放大器分别检测电流和电压的误差,将误差信号放大后送入PI调节器。
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PI调节:PI调节器根据误差信号进行比例积分运算,生成控制信号。
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PWM控制:控制信号送入PWM控制器,生成脉宽调制信号,控制功率开关S的开闭状态。
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电流调节:通过控制功率开关的状态,调节输入电流ig的波形,使其与输入电压Vg同相位,从而实现功率因数校正。
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输出供电:功率因数校正后的电能供给负载,负载消耗电能,系统进入稳定运行状态。
2、仿真结果演示
3、关键代码展示
略
4、MATLAB 源码获取
源码:【MATLAB源码-第229期】基于matlab的有源功率因数校正仿真,采用PI调节改善功率因数;改善后达到99%.
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