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パワー コンバーターのモデル化手法

この例では、選択可能な 4 つのモデル化手法の 1 つを使用してシミュレートできる、いくつかのタイプのパワー エレクトロニクス コンバーターの動作を説明します。

モデル化手法の説明

このシミュレーションは、次のいずれかのモデル化手法を使用して実行できます。

1. スイッチング デバイス: コンバーターは、PWM 発生器が生成する点弧パルスによって制御される標準的な SPS 電源スイッチおよびダイオードを使用してモデル化されます。

2. スイッチング関数: コンバーターは、PWM 発生器が生成する点弧パルスによって制御されるスイッチング関数モデルを使用してモデル化されます。

3. スイッチング関数 (PWM 平均化): コンバーターは、指定した期間に PWM 発生器が生成する点弧パルスを平均化することによって制御される、スイッチング関数モデルを使用してモデル化されます。

4. 基準電圧 (Uref または D 制御): コンバーターは、基準電圧 (Uref) またはデューティ比 (D) によって直接制御されるスイッチング関数モデルを使用してモデル化されます。PWM 発生器は必要ありません。

手法 1 が最も正確なモデル化手法である一方、手法 4 ではシミュレーションが最も高速になります。手法 2 および手法 3 はリアルタイム シミュレーションに適しています。

パワー コンバーターの説明

シミュレーションでは、いくつかのタイプのパワー エレクトロニクス コンバーターの動作を観察できます。

1 MVA アクティブ整流器: このアクティブ整流器は、他のいくつかのコンバーターで使用されるメインの DC 電源 (+/-500V) を生成します。整流器は、三相 3 レベル NPC コンバーターと閉ループ制御システムで構成されます。指定された DC レベルを維持するために、グリッドとの間で電力をやり取りできます。

60 Hz 負荷: 負荷は、搬送周波数が 33*60 である PWM 発生器によって制御されるハーフブリッジ コンバーターを使用してモデル化されます。

DC 可変負荷: 負荷の変動は、降圧コンバーターと、コンバーター出力での可変 DC 電源を使用して達成されます。

DC 電源: 昇圧コンバーターは、電力 (125 kW) を、500 V の DC 電源からメインの DC 電源へ伝送します。

DC モーター ドライブ: ドライブは、速度制御された 200 HP モーター、2 象限 DC-DC コンバーター、および制御システムで構成されます。

50 Hz 負荷: 負荷は、搬送周波数が 1650 Hz、変調指数が 0.9 である PWM 発生器によって制御されるフルブリッジ コンバーターを使用してモデル化されます。

2 MVA STATCOM: この配電用 STATCOM は、三相 2 レベル コンバーター 2 つ (ツイン トポロジ) と、閉ループ制御システム 1 つで構成されます。グリッドから 2 Mvar を生成または吸収できます。

シミュレーション

シミュレーション中に、DC 可変負荷は 5 Hz で 125 kW から 350 kW に変化します。0.5 秒のとき、DC モーター回転数の設定点は 1200 RPM から 800 RPM に変化します。0.6 秒のとき、STATCOM の基準値 (Qref) は -1 Mvar から +1.5 Mvar に変化します。シミュレーションを実行し、結果として得られた信号をさまざまなスコープで観察します。別のモデル化手法を選択してシミュレーションを再実行し、これまでに実行したものと結果を比較します。