风光互补发电系统+原理框图+PCB电路图+流程图 第7页
5 系统仿真与调试5.1仿真工具简介
PSIM是趋向于电力电子领域以及电机控制领域的仿真应用包软件，具有仿真高速、用户界面友好、波形解析等功能，为电力电子电路的解析、控制系统设计、电机驱动研究等有效提供强有力的仿真环境。PSIM具有独特仿真速度、可控制任意大小的电力变换回路、及对控制回路仿真功能的特点，在各不同系统的仿真领域、控制环的设计、以及电机驱动系统设计领域被广泛应用。[20]
PSIM作为仿真工具以及设计工具使用，可大大提高工作效率和生产性能，对降低开发成本和缩短研发周期都起到举足轻重的作用。
5.2交错互补buck-boost斩波电路
5.2.1仿真模型图5-1 蓄电池充电电路仿真电路图
5.2.2仿真结果
输入电压：Vin=10V~30V的三角波，频率20Hz
输出电压给定：Vref=20V
开关频率：f=20KHz
主电感：L1=L2=0.5mH
仿真时间：t=0.2s
BUCK变换PI控制参数：Kp=0.5，Ki=0.000007
BOOST变换PI控制参数：Kp=25，Ki=0.0011
按照上述参数运行仿真，得到系统仿真结果波形如下图所示：图5-2为启动阶段仿真波形，图5-3为输出电压的放大图，从中我们可以看出输出电压大约经过6ms的调节时间即能达到稳定；图5-4为稳定阶段的放大图（100ms到150ms），从中我们可以观察出控制波形在电路buck和boost工作状态之间的切换；图5-5在图5-4的基础上进一步进行了放大，从中即可观察出buck工作状态到boost工作状态转换过程中PWM波形的变化；图5-6为两相斩波电路PWM波形交错互补的波形图，图形选自137.3ms到137.7ms，波形选择为boost工作状态PWM3和PWM4波形；图5-7为buck工作状态下的电流波形，可以看出输出电流脉动大为降低；图5-8为IGBT1驱动失效情况下输出电压波形，可以看出输出电压仍然能够稳定在20V左右。
图5-2 启动阶段仿真结果图5-3 启动电流放大图
图5-4 局部放大图（已经稳定）
图5-5 PWM状态转换放大图图5-6 PWM交错互补波形图
图5-7 buck工作状态下的电流脉动波形图5-8 IGBT1驱动失效输出电压曲线
5.2.3结果分析本文来自~文*论~文'网
该系统能够实现升降压变换，在10-30V范围内的输入电压，均能很好的稳定到期望电压上，在输入电压变化过程中能够很好地判断升降压状态并进行切换，启动时调节时间6ms左右。而且通过仿真确实看到了两相buck电路输出电流脉动要小于两相电路中电感电流脉动，因此能够减小感性元件体积。同时通过做IGBT1驱动失效的仿真证实了双相斩波电路能够增强系统可靠性这一结论。
5.3模拟风机系统调试
本文控制桥式电路模拟风机P-n特性，并将P-n转化为I-n图，其曲线近似正态曲线形状，本文控制桥式输出电流跟随电机转速以正态曲线变化。在以下实验结果图中n均以绿色曲线表示，I均以红色曲线表示。
5.3.1调试设备
图5-20 调试设备照片
5.3.2跟踪风机I-n曲线实验
风机I-n曲线近似于其输出特性P-n曲线（图1-3），本实验实际跟踪一条由Matlab产生的正态分布变化规律的曲线。
本文在测试了DSP控制芯片响应正确，电流检测电路输出正确之后，又对PWM输出进行了检测，在各个部分调试完全正常的情况下对系统整体进行了测试，通过PC_Master对系统进行在线调试并采得了波形。
首先调节AD采样偏置，使没有电流时，AD反馈为零。结果如下图6-21：其中绿线表示电机转速，从0到500r/min；红线表示期望电流；蓝线表示采样电流；浅绿色线代表通过低通滤波以后的电流值。
图5-21 没有输出电流时的波形
然后通过自耦调压器逐渐加大电压，当电压偏小时，电感电流变化较慢会对应一个大的PI参数。增大自耦调压器输出到25V左右，调节PI参数，系统实现了很好的跟随效果，如图5-22。蓝线去滤波后电流值（以下图均如此）毕业论文
http://www.751com.cn图5-22 输出波形
在调试过程中还得到如下波形，其中图5-23为参数P偏小时的波形，图5-24为参数P偏大的波形，图5-25为参数I偏小的波形。图5-23 参数P偏小
图5-24 参数P偏大图5-25 参数I偏小
由上可知，PI调节器参数是受硬件参数影响变化的。对应于某个特定的环境，有一个PI参数的范围能使系统达到要求的控制效果，参数太大或太小，系统性能都会大打折扣。
5.3.3模拟太阳能电池输出曲线
太阳能电池输出特性曲线如1-4所示，本实验控制桥式电路根据电压值产生期望电流，控制输出电流跟踪太阳能电池输出曲线。
实验结果如图5-26所示，太阳能电池参数选择：Uoc=50V，Isc=5A，Um=40V，Im=4.5A
其中绿色线表示输出电压Vout，其中500代表50V；红色线表示期望的电流值，绿色线代表电流霍尔对输出采样的采样电流值，其中7000代表5A
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