0 导言
节能减排关于保护环境和国民经济的可持续发展有着巨大作用，己得到世界各国政府和公民的注重，为节约工业用户中运用电动机时耗费的很多的电能，沟通变频器调速用得愈来愈多，特别是在风机，泵类的调速中。
不仅如此，在一些可再生能源的设备中也要很多选用变频设备。例如在风力发电运用永磁发电机发电的直驱发电体系中，其发生的低频电压须经变频后向工频电网送电;又如风力发电中现在广泛选用双馈感应发电机(DFIG)，答应转子异步运转，但又要和电网联接，安稳运转，这时有必要要向转子输入滑差频率的电流，因滑差可正可负，要求变频器既能送出电能到转子，又能将转子能量反应到电网。
众所周知，变频器最主要的部件是逆变器，前期的逆变器，比方三相桥式逆变器常选用6脉冲运转办法，其输出电压为方波或阶梯波，谐波含量很大。
近年来，跟着开关频率答应很高的全控型电力电子器件，如IGBT，GTR，IGCT 等的面世，逆变器的操控大多被脉宽调制PWM替代，其间以正弦波脉宽调制
SPWM 用得最多。PWM 的长处是能够一起完结调频、调压的使命，使输出电压中谐波含量极大地削减，此外因为开关频率高，所以有利于快速电流操控。在规划和研讨变频器时，最便利的办法，无疑是运用仿真东西，应该说经过近三十年发展起来的MATHWORKS公司的Matlab软件，特别是它供给的Simulink仿真东西，应是最佳挑选之一，它是功用非常强壮而完全的仿真软件，有许多东西箱，用户能够从东西箱中取出所需的元器件，经过联接等操作，树立与什物相对应的数学模型，从而对它进行测验，所得仿真成果可供规划研讨参阅。
在Simulink(7.04)东西箱中有电力体系SimPower System的东西箱，为变频器仿真供给了简直所需的悉数元器件，所以运用它们很简单进行仿真。文献[1]是这类仿真的一个典范，它对一个双PWM 交-直- 交逆变体系进行了仿真，行将1 000 Hz，500 V的三相沟通电压转换为50 Hz，400 V的三相沟通电压，仿真时悉数使用东西箱内的元器件，包含PWM发生器。
应该指出在实践变频器的使用中，要求变频器输出的不是某个固定频率，而是频率、幅值能改动的输出电压。例如双馈感应发电机(DFIG)转子侧的变频体系，跟着风速及转子转速的改动，向转子侧供电的电流的巨细和滑差频率也都要相应改动，这样从东西箱中取出的、具有固定输出频率和安稳电压的SPWM 发生器就不能担任，有必要要由外部操控的SPWM发生器来完成，本文选用规划的PWM 发生器的外控单元，来完成变频器可变的输出电压频率和幅值的实时仿真。
1 交-直-交变频器的结构类型
图1为典型的交- 直-交变频器原理图，主要由整流器Rectifier(可控或不可控)，及直流侧电容器C，电压源逆变器VSI，以及用于操控的PWM发生器组成。实践中还可能有输入、输出侧滤波器(图1 中未画出)，此外图1上还表明出了三相电源及负荷电动机，这是一种比较典型的用法。
图2 表明了风力发电DFIG 用的向转子供电的变频体系原理图，除了电网(Ac Power Grid)和DFIG外，它主要由电网侧逆变器(Inverter on Grid Side)和转子侧逆变器(Inverter on Rotor Side)及各自衔接的PWM发生器，和直流侧电容器C组成。当转子速度小于定子磁场的同步转速时，网侧逆变器作业于整流状况，转子侧逆变器作业于逆变状况，反之，当转子速度大于同步转速时，转子侧逆变器作业于整流状况，网侧逆变器作业于逆变状况，这种变频器作业时能量是双向活动的。因而图1 类型的变频器己不适用。为保持直流电压安稳，一般给两台逆变器直流侧并接电容器C，构成电压源逆变器，图2中还备有滤波器(Filter)，以确保进入转子电流波形为正弦波。
对向DFIG转子供电的变频器的要求是，所供电流的频率和幅值都是可变和可控的。
2 变频器仿真用结构图
图3为输出电压频率、幅值可变的变频器仿真用结构图，它代表PWM 操控的三相交-直-交变频体系。体系输入为三相50 Hz的工频电源，经选用SPWM 整流器Universal Bridge1 的整流，输出直流电压经电容器滤波，再进入能够外控电压频率和幅值的三相SPWM 逆变器Universal Bridge，逆变成沟通，再经由L 和C1组成的滤波器滤波后，接到三相阻性负荷Load上。
此外还接有丈量进线电流和负荷电压总畸变率THD的外表，以及丈量各点电气量波形的外表、示波器Scope等。应该指出的是上述仿真用元器件均取自Simulink的SimPower Systems东西箱。
在Sim Power Systems 东西箱中取出的PWM 发生器PWMGeneration存在着两种作业办法，即内部设定式和外部操控式。
内部设定式在运转前需求设置：
1)作业形式，如单臂，双臂和3 臂桥式等;
2)载波频率fc;
3)调制系数m;
4)输出电压频率;
5)输出电压初相角。
可看出这时输出电压频率、电压的巨细(调制系数m)必定，无法在模型仿真过程中改动。在外部操控式下，需设置的是内部设定式的前两项，而输出电压频率f和调制系数m 都答应外控。
图4为本文中提出的针对3 臂6 脉冲逆变器的外控子模块(A)和其打开图(B)。由此可看出输出电压频率f和调制系数m是可控的。输出电压初相角，在运转过程中不能也不需调理，在这里3个初相角可由3个正弦波发生器事前设置好。将外控子模块输出Out1，接到设置为External的PWM发生器的输入端子，便可完成变频器在运转中实时操控输出电压频率和幅值改动的仿真。
3 仿真实例
本仿真例中假定进线电源为三相50Hz，相电压幅值500V，左边PWM发生器其载波频率为1000Hz，调系数m=0.8，直流侧滤波电容C=1.5 F，逆变器(Universal Bridge)输出侧滤波电感L=3×2 mH，当输入线电压在400 V(有效值)，50 Hz下，滤波电容器无功功率Qc=3 kvar。在线电压400 V(有效值)50 Hz下，负荷Load有功功率为50 kW。
仿真是在变频器带负荷的状况下，分以下两种状况进行的：
1)变频器输出频率在35 Hz 下，由外控忽然变到15 Hz，调制系数m不变;
2)变频器输出频率保持在45 Hz，调制系数m=0.4由外控忽然变到m=0.8。
图5 为变频器输入侧三相PWM 整流器电气量波形，图5(a)为三相电网电压，图5(b)为三相输入电流，图5(c)为直流侧电容器C上的直流电压，图5(d)为A 相输入电流的总畸变率，因为选用了SPWM，其THD仅稍> 1 %。应该指出，这些波形在上面说到的两种状况下是不变的。
