用逆变器制作电脑模型

基于V/F控制的三相逆变器仿真模型研究（Simulink仿真实现）

       分布式电源逆变器控制方法有PQ控制、V/f控制和Droop控制，其中V/f控制适用于孤岛运行微电网，使频率和电压保持稳定。采用V/f控制策略的三相逆变器，在功率变化范围内，输出电压保持稳定。V/f控制通过反馈电压调节交流侧电压，实现输出电压稳定，通常采用双环控制策略，电压外环保持稳定输出电压，电流内环快速抵御扰动。三相逆变器输出电压和逆变桥输出电流经过Park变换为d轴和q轴分量，与指令电压、角频率和参考信号通过PI控制器和反Park变换形成六路驱动信号，控制开关管开通与关断。

       V/F控制是将交流电压振幅与频率按比例关系控制的一种方法，用于将直流电能转换为交流电能。在仿真模型研究中，使用电力系统仿真软件如Matlab/Simulink、PSIM等建立控制方法模型。模型关键在于将直流电压转换为交流电压，具体步骤包括建立直流电压源、三相逆变器桥臂和三相负载模型，将它们连接起来，并设置V/F控制参数。运行仿真后，可以观察逆变器输出的交流电压和负载电流波形，以及功率转换效率等指标，评估V/F控制性能。具体仿真步骤和参数可能因使用的仿真软件有所不同。

       基于V/F控制的三相逆变器仿真模型搭建步骤包括：建立直流电压源、三相逆变器桥臂、三相负载模型，连接电源、逆变器和负载，设置V/F控制参数并运行仿真。观察仿真结果，如逆变器输出波形和负载电流波形，以及功率转换效率等性能指标，评估V/F控制方法的性能。

       在具体研究中，仿真模型的搭建和参数设置应根据实际情况进行调整和优化。具体步骤和参数设置因使用的仿真软件而异，以上为一般性参考步骤。

       参考文献：文章中引用内容如有不妥，请随时联系删除。[1] 张飞, 刘亚, 张玉杰. 基于V/F控制的三相逆变器仿真模型的研究[J]. 自动化与仪器仪表, 2015.

盘点6种电路仿真软件，总有一款适合你

       在电源仿真的世界里，选择合适的软件成为了一门艺术。杨帅锅以丰富的实践经验，为我们分析了六种常用的电源仿真软件的优缺点，以供不同需求的用户参考。接下来，我们将深入探讨这六款软件的特性，帮助用户更好地选择适合自己的工具。

       1. PSPICE与SABER：这两款软件在模拟连续系统方面表现出色，拥有极高的精度。然而，它们的运行速度极慢，因此上手难度相对较高。对于专注于芯片设计的用户，PSPICE是一个不错的选择，因为它隶属于Cadence产品系列。

       2. PSIM：PSIM软件在处理连续与离散系统方面表现出色，运行速度较快，且建模能力较高。它被广泛应用于国内，用户上手难度较低，是许多初学者的首选。

       3. SIMLIPS：作为SPICE核心的简化版本，SIMLIPS在保持PSPICE优点的同时，更加稳定，容易收敛。它能够直接分析开关器件，对于系统分析非常有用。

       4. SIMULINK与PLECS：这两个软件的操作方式相似，且在算法和求解器方面进行了优化，使得PLECS在速度上比SIMULINK快至少3倍。它们在分析连续系统方面表现出色，尤其在离散系统分析方面有明显优势。

       在选择软件时，上手难度是一个重要的考量因素。对于初学者来说，PSIM可能是最佳选择。而对于希望深入研究模拟领域的用户，SIMLIPS或SIMULINK/PLECS可能更加适合。如果你对嵌入式物联网感兴趣，建议深入学习PLECS，以获得更深入的理论基础。

       在使用PLECS搭建逆变器仿真模型时，我们可以按照以下步骤进行操作：新建文件，搭建功率等级模型，创建PWM方波，连接模型，并通过示波器观察波形。接下来，调整求解器参数，配置正弦波，设置调制比，并实现闭环控制。通过这些操作，我们可以实现逆变器模型的搭建与调试，为实际样机的开发奠定理论基础。

微电网逆变器PQ控制_SIMULINK_模型搭建详解

       微电网逆变器四大经典控制方式中，本文聚焦于PQ控制，具体探讨其SIMULINK模型搭建。PQ控制实质上是一种电流控制，其核心在于电压和频率由电网给定，通过电流控制确保输出功率稳定，实现恒功率控制。

       控制流程示意图直观展示了PQ控制的运作原理。首先，通过功率环计算得到电流参考信号，进而利用电流环PI调节得到三相调制波，最后通过SPWM调制送至开关管，完成控制过程。在具体实现中，模型包括功率电路部分和控制电路部分。

       功率电路部分包含直流源、两电平变换器、LC滤波器以及电网及线路阻抗，采样输出电压电流信号，为后续控制提供数据。在控制电路部分，根据电压电流信号计算瞬时功率、电压锁相与坐标变换，功率指令引导电流参考信号产生，经过电流环PI调节得到三相调制波。SPWM发波环节采用双极性调制方式，生成六路PWM脉冲信号。

       仿真结果表明，PQ控制实现稳定输出，有功功率稳定在10kW，无功功率为0，准确跟踪给定信号。同时，输出电压电流信号表现良好，THD值仅为0.84%，满足电网小于5%的要求。

       总结，通过SIMULINK搭建的微电网逆变器PQ控制模型，展示了其在实际应用中的有效性和可靠性。欢迎读者在评论区留言或通过SQG_SDU微信，共同探讨相关技术，共享学习成果。

三相STATCOM使用D-Q控制的三相STATCOM技术三相VSI STATCOM为R-L负载提供无功功率（Simulink实现）

       本文旨在探讨三相静态同步补偿器（STATCOM）技术的实现，特别关注基于D-Q控制的三相STATCOM技术，用于为R-L负载提供无功功率。Simulink平台被用于模拟和验证这一技术的可行性。首先，构建模型以集成关键组件，包括三相电压源、R-L负载模型、三相PWM逆变器、D-Q变换模块、PI控制器、逆D-Q变换模块以及三相逆变器。

       模型设计如下：

       三相电压源：模拟电网电压。

       R-L负载模型：用于模拟负载的电阻和感性部分。

       三相PWM逆变器模型：将DC电压转换为三相交流电压。

       D-Q变换模块：将三相信号转换为D-Q坐标系信号。

       PI控制器：计算并调节STATCOM的控制信号，包括无功功率参考和电压调制指令。

       逆D-Q变换模块：将D-Q坐标系信号转换回三相信号。

       三相逆变器模型：将D-Q坐标系信号转换为三相交流电压输出。

       通过这些组件的集成，确保信号流正确，并设定适当的参数。实现D-Q控制主要步骤包括：

       使用三相电压源提供电网电压信号。

       利用D-Q变换模块将三相电压信号转换为D-Q坐标系信号。

       通过PI控制器计算STATCOM的控制信号，以满足无功功率需求。

       逆D-Q变换模块将D-Q坐标系信号转换为三相信号。

       三相逆变器模型将三相信号转换为输出的三相交流电压。

       输出的三相交流电压与R-L负载相连，以提供无功功率。

       在实现过程中，重点在于设计合适的反馈回路和控制参数，以确保STATCOM功能的实现。在负载端，无功功率需求由STATCOM提供，仅从电网获取有功功率。

       通过Simulink实现这一技术，可以直观地验证其性能和稳定性，为实际应用提供理论依据和实践指导。

       参考文献部分列举了相关研究，为本文的理论基础和实现方法提供了支持。

       Simulink实现

电力电子的MATLAB仿真

       电力电子技术作为电力系统中的重要分支，涉及电能转换、管理和控制，MATLAB作为功能强大的数学计算和仿真工具，广泛应用于电力电子领域。MATLAB的Simulink工具使得电力电子系统建模与仿真成为可能，帮助评估系统性能与稳定性。仿真技术能够在产品开发初期预测电路性能，优化设计，减少实物测试成本与时间。

       MATLAB提供Simulink仿真环境，允许用户构建复杂电力电子系统模型，模拟动态行为。通过Simulink与MATLAB的集成，用户能在Simulink中将MATLAB算法融入模型，并将仿真结果导出至MATLAB进行进一步分析。

       MATLAB的学科工具包，包括控制工具包、信号处理工具包、通信工具包等，提供了专业水平的建模仿真、文字处理和实时控制功能，使MATLAB功能得到扩展。工具包文件可读可修改，用户可根据需要自定义或构造新的专用工具包。

       电力电子器件仿真中，MATLAB模型库包含二极管、晶闸管、GTO、MOSFET和IGBT等器件的仿真模块，满足电路仿真需求。器件模型主要模拟开关特性，结构简单，资源占用少，仿真收敛情况较少。电力电子器件连接时需电流回路，但仅依赖门极信号，便于与控制系统连接。

       电路中通常并联缓冲电路，MATLAB模型已内置简单RC串联缓冲电路。模型含有电感，不适合直接与电感或电流源连接或开路工作，仿真算法推荐使用刚性积分算法，如ode23tb、odel5s，以获得较快仿真速度。器件模块上的测量输出端方便电压和电流观测，为元件选择提供依据。

       三相变流电路仿真通过提供不控桥、可控桥和多功能桥模块实现，适用于不同应用。不控桥和可控桥由封装后的三相桥式电路构成，可控桥需输入触发信号。多功能桥模块具有灵活的设置选项，用于PWM控制，可整流或逆变，桥臂个数和开关器件可选择。

       逆变器仿真模型示例展示了如何使用MATLAB和Simulink建立模型，分析逆变器输出电压变化，了解工作特性。三相桥式整流电路仿真图展示了输入电路、同步脉冲、晶闸管整流桥、负载和检测显示等组成部分，通过设置参数和检测显示，实现电路仿真与结果输出。

       DC-DC BOOST变换电路仿真图包括二极管、IGBT和脉冲发生器，通过设置仿真参数，系统开始仿真并显示结果。电力电子变换器中典型环节的仿真模型通过以上实例展现，实现电路性能预测与优化。

RT Box应用范例 8（96）：模块化多电平变流器（Modular Multilevel Converter）

       RT-Box演示模型展示了具有开环控制的并网模块化多电平变流器（MMC）。该模型可在单任务或多任务模式下进行模拟，实现这一功能需要将物理模型分解为不同的部分。PLECS库中的任务框架组件完成这一任务，确保模型与多任务环境中的指定任务关联。在RT-Box 2或RT-Box 3上，通过在不同的CPU核上执行每个指定的任务，减少整体离散化步长，实现实时模拟。

       要运行演示模型，需访问www.plexim.com获取相关项目。模型初始化命令包含在PLECS Standalone的“Simulation + Simulation Parameters... + Initializations”菜单或PLECS Blockset的右键点击“Simulink model window + Model Properties + Callbacks + InitFcn*”中。

       模型顶层示意图如图1所示。在开环运行模式下，PWM生成与功率电路在同一RT Box上运行。子系统配置为“atomic”原子，并通过右键单击子系统并选择“Subsystem + Execution settings....”启用“code generation”代码生成。

       电源电路模型，如图2所示，包括连接交流系统和直流系统的MMC。每个子模块由全桥和直流链路电容器组成，单相对变流器臂与交流电网连接。全桥（串联）功率模块库组件实现变流器臂，配置为适用于离线和实时仿真的子周期平均实现。模型结构的隐式矢量化允许在模型初始化命令中使用变量num_sm配置单元数量，无需额外布线或组件扩展。

       任务分配模式分为单任务和多任务。在“Single-tasking”模式下，忽略所有任务框架组件，在单个基本任务中执行物理系统。在“Multi-tasking”模式下，物理模型被分为三个不同的任务，分别与RT-Box 2/3的三个可用CPU核相关联。系统拆分通过在战略位置放置受控电流源和受控电压源实现，避免状态/源依赖。每个核心的单个CPU负载较小，平均执行时间减少，离散步长的减小提高频率分辨率和实时仿真保真度。

       演示模型为开环运行，PWM生成与功率电路在同一框中执行。通过PWM输出块路由PWM信号至数字输出，反馈至数字输入，再利用PWM捕捉模块引入实时仿真。

       该模型可在计算机上以脱机模式运行，也可在PLECS RT Box上以实时模式运行。在“External Mode”下的实时操作期间，可通过PLECS示波器“测量Measurements”观察臂电压和交流电网电流，如图5所示。

       结论，此RT-Box演示模型在开环控制下展示了并网MMC逆变器。该模型在RT Box 1、2或3的一个CPU核上以单任务模式运行，或在RT Box 2或3的三个CPU核上以多任务模式运行。多任务模式可显著减少平均执行时间，带来性能提升。

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