Источник бесперебойного питания¶
Описание модели¶
В данном примере представлена модель линейно-интерактивного источника бесперебойного питания (ИБП) на основе двунаправленного инвертора с накопителем электроэнергии в виде суперконденсатора. Инвертор имеет номинальную мощность 2,4 МВт. Управление ИБП осуществляется с помощью преобразования токов и напряжений в dq-систему координат и ПИ-регуляторов. Ёмкость суперконденсатора — 50 Ф, номинальное напряжение — 990 В. Синхронизация с внешней сетью выполняется за счёт блока фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).
Пока ИБП подключен к сети, он поддерживает номинальное напряжение на суперконденсаторе (включён контроллер по току), при отключении от внешней сети ИБП поддерживает номинальное напряжение на нагрузке (включён контроллер по напряжению). Система управления состоит из следующих подсистем:
- Синхронизатор — содержит блок ФАПЧ для синхронизации с внешней сетью и генератор угловой частоты 50 Гц для работы инвертора в изолированном режиме. Переключение блоками происходит при подаче сигнала об отключении от внешней сети.
- Управление зарядом — осуществляет регулирование активной мощности инвертора для поддержания на суперконденсаторе номинального напряжения в режиме ожидания с помощью ПИ-регулятора. Блок включается по сигналу подключения инвертора к сети.
- Контроллер по напряжению — регулирует напряжение инвертора при отключении от внешней сети. Работа контроллера основана на разложении напряжений на dq составляющие и их последующем регулировании ПИ-регуляторами.
- Контроллер по току — управляет инвертором в режиме ожидания, т.е. при подключении к внешней сети. Работа контроллера основана на разложении токов на dq составляющие и их последующем регулировании ПИ-регуляторами.
- Генератор ШИМ — формирует ШИМ сигналы для управления транзисторами инвертора. Принцип работы основан на сравнении треугольного опорного сигнала (3 кГц) и модулирующего сигнала (трёхфазного напряжения).
Сценарий моделирования¶
В модели рассматривается следующий сценарий:
В момент 0,2 секунды инвертор подключается к сети, начинается зарядка суперконденсатора до номинального напряжения.
В момент 3 секунды происходит отключение от внешней сети, и ИБП переводит нагрузку на автономное питание.
Этот сценарий позволяет проверить:
Корректность заряда суперконденсатора.
Плавность переключения между режимами.
Результаты моделирования¶
Ниже представлены результаты моделирования в виде графиков. Напряжение суперконденсатора:
Активная и реактивная мощность инвертора:
Мгновенные напряжения на выходе инвертора в момент перехода на изолированную работу:
Суммарный коэффициент несинусоидальности напряжения фазы А на выходе инвертора:
