这个演示模型的特点是单相并网逆变器在50千瓦和单位功率因数下运行。本文件描述了使用PLECS电气和控制域的功率级和控制的实现。
电厂和控制器模型分为两个不同的子系统。代表工厂的子系统部署在一个RT Box上，而代表控制器的子系统则部署在第二个RT盒中。两个RT盒采用两条37针Sub-D电缆以虚拟原型配置从前到前连接，以交换数字PWM信号和模拟电流测量值。在为硬件在环（HIL）或快速控制原型（RCP）应用程序开发实时模型时，虚拟原型是潜在的第一步。
单相逆变器模型中每个子系统选择的离散化步长和平均执行时间如表1所示。RT Box上的实时执行要求模型使用固定步长解算器执行。离散化步长参数指定生成代码的基本采样时间，并用于离散化物理模型和控制域状态空间方程。执行时间表示在RT Box硬件上执行PLECS模型的一个离散步骤所需的实际时间。处理器负载是执行时间与离散化步长的比率。
请注意，此演示模型针对两个RT Boxes应用程序，一个运行Plant，另一个运行Controller。通过这种方式，每个实时目标的执行时间被最小化。此外，设置可以很容易地转换到HIL或RCP测试。
但是，如果用户只有一个可用的RT Box，请检查针对一个RT Box应用程序的相应型号。在这种情况下，仍然需要两根37针Sub-D电缆将模拟输出接口与模拟输入接口连接，将数字输出接口与数字输入接口连接。
对于RT Box 2和3，默认情况下，此演示中启用了多任务功能。“控制器”部分用一个任务框架块圈出，并在一个核心中运行。原理图上的其余电路属于“基本任务”，并在另一个核心中运行。通过这种方式，计算工作被分成不同的核心。请检查
对于RT Box 1，多任务处理被禁用，因为只有一个CPU核心可用于计算模型，包括电厂和控制器。
顶层示意图包含两个独立的子系统，分别代表工厂（“Plant”）和控制器（“Controller”）模型，如图1所示。两个子系统都可以通过Edit + Subsystem + Execution settings...编辑+子系统+执行设置…菜单生成代码。此步骤对于生成RT Box的模型代码是必要的。反馈路径中的附加延迟也被建模。
电源电路由Vdc=750 V的直流电压源供电。H桥由两个IGBT半桥电源模块组件组成。开关信号Q1、Q2、Q3和Q4由来自PLECS RT Box目标支持库的PWM捕获块捕获。[2]的工作中描述了功率模块组件的建模和子循环平均处理。H桥的输出通过滤波电感和断路器连接到电网。低压电网由Vrms＝220V和f＝50Hz的理想交流电压源建模。直流电压、电网电压和电网电流的测量通过PLECS RT Box目标支持库中的模拟输出组件输出子系统。比例因子和偏移被配置为将模拟输出电压限制在[-4 V，+4 V]范围内。
闭环控制器将线路电流调节为与电网电压同相。包括基于正交信号发生器的锁相环（PLL）以检测电网的电角度和频率。关于这种PLL结构的更多细节已经在[1]中介绍。PLL的相位角输出通过一个三角函数块和比例增益I_{p}转换为电网电流的参考信号。I_{p}表示所需电网电流的幅度。子系统“Controller”的内部结构可以在比例积分（PI）或比例谐振（PR）调节器之间切换。两种类型的调节器的参数Kp和Ki都是使用最佳幅值规则设置的。有关参数计算的更多详细信息，请参阅RT Box Target Support Package的“Boost Converter”演示模型的说明。谐振频率\omega_{0}被选择为等于电网频率。此外，两个调节器都配备有反饱和逻辑，并且增益K_{bc}由K_{bc}=K_{i}/K_{p}确定。
在调节器的输出端，增加了电网电压的前馈，以改善瞬态响应。之后，将信号除以DC电压，并将其作为调制指数馈送到PWM Out块。如果该模型被编程到实时目标中，则PWM输出块已被配置为与控制器的执行步长同步。
该模型既可以在计算机上以离线模式运行，也可以在PLECS RT Box上以实时模式运行。为了进行实时操作，需要设置两个RT箱（称为“Plant”和“Controller”），如图7所示。请按照以下说明在两个RT盒上运行实时模型：
在External Mode外部模式下的实时操作过程中，可以使用PLECS示波器“电子Elec”观察控制器箱上的测量值和中间信号。电网相位角、PLL检测到的角频率以及测量的电网电压和电流如图8所示。在底部的图中，将参考电流和测量电流相互比较。与PI调节器相比，使用PR调节器可以观察到测量电流的滞后稍小。电网电流的参考振幅可以通过改变“控制器Controller”子系统中的增益块“Ip”来改变。通过将控制器子系统内部的“断路器Breaker”常数设置回0，可以断开逆变器与电网的连接。
该模型展示了一个单相并网逆变器模型，该模型可以在离线模拟和实时操作中运行，用于硬件在环测试和快速控制原型设计。
创作声明：以上的文章内容所有权属于瑞士商Plexim GmbH所有, 授权英富美(深圳)科技有限公司提供翻译与发表, 未经所有权人允许前, 不得将其内容与相关文件档案另用于营利用途.
