سیمولینک متلب اینورتر تک فاز

سیمولینک متلب اینورتر تک فاز

قیمت 139,900 تومان

 

 اینورتر تک فاز

شرح پروژه: یک اینورتر با ورودی 400 ولت دی سی شبیه سازی کنید که دارای فرکانس سوییچینگ 5 کیلو هرتز باشد و بار خروجی آن RL با R=10 و L=50mH باشد . به سه روش تک جهته دو جهته و نیز sin pwm خروجی ها به شرح زیر باشد:

• 110 ولت 50 هرتز
• 220 ولت 60 هرتز
• و 250 ولت 100 هرتز

اجرای شبیه سازی:

مدار زیر در سیمولینک متلب ترسیم شده است:

در ابتدا دو تابع سینوسی که با هم 180 درجه اختلاف فاز دارند با یک تابع مثلثی مقایسه می شوند و به یک گیت منطقی نات ورود می باند تا برای سوییچی که در جهت معکوس قرار دارد بتوانند پالس تولید کنند

شکل 1 سیگنال سینوسی مرجع در زمان 0.1 پریود

شکل 2 سیگنال مثلثی تک جهته در زمان 0.1 پریود

شکل 3 پالس بوجود آمده برای تریستور یک

همانگونه که در شکل های دیده می شود هر گاه مثلثی بیشتر از سینوسی مرجع باشد سوییچ on می شود و این یک اصل در روش pwm تک جهته یا دو جهته می باشد.

اگر نگاهی به خروجی ها برای خروجی خواسته شده 110 ولت 50 هرتز بیاندازیم داریم:

همانگونه که در شکل دیده می شود با قرار دادن ولتاژ 2 ولت به عنوان ولتاژ رفرنس توانستیم ولتاژ 150 ولت پیک – نول که مقدار موثر آن حدود 110 ولت می شود به دست آوریم همچنین میزان فرکانس 50 هرتز شده است بگونه ای که در 0.04 ثانیه دو سیکل کامل اتفاق افتاده است.

در شکل زیر ترکیب هارمونیکی و میزان THD به وجود آمده در ولتاز را مشاهده می کنید:

میزان THDکمتر از 0.01 شده است که به دلیل بالا بودن فرکانس سوییچینگ و همچنین فیلتر پایین گذر مطلوبی است که در خروجی قرار داده شده است

همچنین order ها بالاتر از 15 به شدت کوچک شده ان که بسیار مطلوب می باشد.

ب) شبیه سازی برای خروجی 220 ولت 60 هرتز:

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می کنید فرکانس زاویه ای به 120 پی تغییر کرده و نیز میزان ولتاژ رفرنس 3.9 شده است پس باید خروجی 220 ولت 60 هرتز به وجود بیاید:

در شکل فوق مشهود است که در 0.04 ثانیه بیش از 2 سیکل کامل ولتاژ اتفاق افتاده است پس فرکانس 60 هرتز است.

ونیز میزان پیک تو پیک ولتاژ 620 ولت می باشد که میزان موثر 220 ولت را نمایش می دهد.

ج) شبیه سازی برای خروجی 250 ولت 100 هرتز:

برای خروجی 250 ولت در فرکانس 100 هرتز خواهیم داشت:

همانگونه که در شکل دیده می شود برای داشتن 250 ولت موثر به ولتاژ پایه 4.5 ولت و فرکانس زاویه 200 پی نیز داریم با این حال در خروجی شکل موج زیر را خواهیم داشت:

همانگونه که دیده می شود میزان پیک ولتاژ خروجی حدود 350 ولت است که در حقیقت همان میزان موثر 220 ولت را داراست در ضمن در 0.04 ثانیه 4 سیکل کامل رخ داده است که به معنی به وجود آمدن ولتاژ خروجی سینوسی 100 هرتز می باشد.

همچنین تحلیل فوریه زیر را می توان برای آن در نظر گرفت:

شکل 10 ترکیب هارمونیکی به وجود آمده در تک جهته

همانگونه که دیده می شود میزان THD تغییر چندانی نکرده است و این بدان معناست که در خروجی های حاصل میزان ولتاژ و نیز فرکانس آن تغییر چندانی در روند کلی کار بوجود نخواهد آورد.

ب) PWM دو جهته :

خروجی گرفته شده موج مثلثی در روش دو جهته به شکل زیر می باشد:

شکل 11 خروجی موج مثلثی جهت مقایسه با موج سینوسی

اگر خروجی ولتاژ را جهت مشاهده کنیم می بینیم طبق انتظار تنها دو سیکل در زمان 40 میلی ثانیه اتفاق افتاده است که این به معنای فرکانس 50 هرتز خواسته شده است همجنین دامنه ولتاژ 150 ولت است که میزان 110 ولت موثر را تامین می نماید.

در شکل زیر ترکیب هارمونیک ها در این روش pwm مشاهده می شود همانگونه که در شکل مشخص است THD نسبت به حالت تک جهته افزایش یافته است اما این افزایش چشمگیر نبود و به دلیل فیلترینگ مناسب قبل از جریان توانستیم هارمونیکهای اوردر بالا را حذف نماییم .

ب)خروجی 220 ولت 60 هرتز به روش دو جهته:

همانگونه که در روش تک جهته گفته شد با تغییر ولتاژ رفرنس توانستیم ولتاژ خروجی را تغییر دهیم. این با هم باتغییر این ولتاژ تا نزدیکی ولتاژ بایاس یعنی 4.5 از 5 ولت می توانیم به حدود ولتاژ 200 ولت برسیم.

شکل 14 ولتاژ خروجی دوم خواسته شده در دو جهته فرکانس 60 هرتز

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می شود در 40 میلی ثانیه بیش از 2 سیکل کامل ولتاژ رخ داده است که به معنی فرکانس 60 هرتز به وجود آمده در خروجی می باشد.

3) روش SIN PWM

برای اجرای این روش می بایست مدار را نیز تغییر دهیم

شکل 15 مدار تغییر داده شده جهت sin pwm

همانگونه که در شکل مشاهده می شود از دو تابع سینوسی این بار همفاز استفاده شده است اما خروجی بلوک برنامه ریزی یعنی y , y1 دقیقا عکس همدیگر برنامه ریزی شده اند

توضیح مختصر در باره برنامه:

function [ y,y1] = fcn(sin,u)

f=5000;

amp=3;

t=1/f;

t1=t/2;

a=amp/t1;

if(u>t)

   u=rem(u,t) ;

end

u1=u*1000;

if(u>=1.99&&u<=2.01)

   y=0;

elseif(u<t1)

   if(sin>=0)

   y = u*a;

   else

   y = -(u*a);

   end

else

   if(sin>=0)

   y=a*(abs((rem(u,t1)-t1)));

   else

   y=-a*((abs((rem(u,t1)-t1))));

   end

end

y1=-y;

در این برنامه فرکانس سوییچنیگ ونیز ولتاژ رفرنس ابتدا داده شده است سپس تعداد نیم سیکلهای گذشته تشخیص داده می شود تا بتواند یک موج مثلثی شبه سینوسی را به وجود بیاورد خروجی های این برنامه به شکل زیر در خواهند آمد:

شکل 16 خروجی موج مثلثی مورد نیاز در روش sin pwm

الف)خروجی ولتاژ 110 ولت 50 هرتز:

جهت این کار میزان ولتاژ رفرنس را ولت در نظر گرفتیم و فرکانس 100 پی قرار دادیم که خروجی ولتاژ به شکل زیر در آمده است:

شکل 17 خروجی ولتاژ در روش sin pwm

همانگونه که در شکل دیده می شود ولتاژ پیک 150 ولت نشانشگر مقدار موثر 110 ولت خواسته شده می باشد همچنین فرکانس نیز 50 هرتز است.

شکل 18 آنالیز فوریه در روشsin pwm

طبق نمودار فوق باز هم اثر هارمونیکها بسیار کم می باشد و این به دلیل فیلترینگ صحیحی است که در پایان قرار داده شده است.

نمودار جریان خروجی بدون فیلترینگ نیز این گونه می باشد.

شکل 19 تاثیر عدم فیلترینگ بر جریان خروجی

همانگوننه که در شکل فوق مشاهده می شود تاثیر عدم فیلترینگ کا ملا بر میزان THD مشهود است همچنین به دلیل یکسو بودن جریان خروجی هارمونیک صفر یا دی سی نیز در جریان وجود دارد.

قیمت 139,900 تومان