并网逆变器数学模型

分析电网阻抗对并网逆变器的影响的两种建模方法

电网阻抗对并网逆变器的动态特性与稳定性有着重要影响。基于四种控制结构：电流调节器、有源阻尼、前馈补偿和锁相环，建立数学模型进行分析，以理解并网逆变器在不同电网条件下表现。

一种方法是电流控制直接建模，将电网阻抗整合于系统闭环控制模型，推导开环传递函数，评估电网阻抗对系统动态特性和稳定性的影响。

另一种方法是输出阻抗建模，将并网逆变器等效为电流源与输出阻抗的并联结构，运用级联系统稳定性判断法分析电网阻抗的作用。

以上内容出自电子研习社每周六直播E15，由谢少军教授讲解。谢教授是南京航空航天大学自动化学院的教授，担任中国电源学会等多个专业委员会的副主任委员，专注于功率变换技术与航空电气技术的研究。

电子研习社每周六直播是一个面向电力电子工程师的技术培训平台，已推出24期，邀请多位业内专家进行专业讲解和互动问答，帮助工程师补全知识链条，提高研发效率。

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为什么逆变器双环控制电压环输出是电流,电流环输出是电压?

研究并网逆变器的控制技术，理解其电压环与电流环输出的本质，需关注这两本书的内容。

并网逆变器作为可再生能源与电网间的桥梁，其控制技术至关重要。本书系统介绍并网逆变器的基础理论与控制策略，详细构建数学模型，分析控制方法。针对电能质量问题，提出定制补偿控制技术；针对多台逆变器协同运行，设计协调控制技术；针对电网惯性缺失，实现虚拟同步发电机控制；面对谐波谐振问题，重塑输出阻抗。

LCL型并网逆变器的控制技术是另一重点。书本涵盖LCL滤波器设计、磁集成和阻尼方法，特别针对电容电流反馈有源阻尼的LCL型逆变器，提出设计方法以抑制电网电压对并网电流的影响。对于数字控制LCL型逆变器，揭示控制延时影响，并提出闭环参数设计方法。

深入掌握这两本书的知识，将使逆变器控制设计能力全面提升，应对各种技术挑战。

滤波电感滤波电感的设计

在全桥逆变器设计中，输出滤波电感的选择至关重要。为了确保功率因数为1和正弦波形输出，电感值的选取需考虑两个关键因素：

1. 电流波纹系数：电感决定了输出电压波形的纹波大小。根据电感的伏安关系，当输出电压处于峰值时，电流波纹最大。设开关周期为T，占空比为D，计算公式为（5-18）。在实际系统中，需要通过这个公式确定滤波电感的值，以保证电流纹波在可接受范围内。

2. 逆变器矢量三角形关系：滤波电感还与逆变器的基波幅值有关。根据正弦脉宽调制理论，通过调制比计算电感的取值范围。在设计过程中，通常选择稍大于下限值的电感，以考虑实际应用中的限制，如电感体积和成本。

除了滤波电感，输入电容的设计也必不可少。输入电容与光伏阵列和逆变器间的分布电感组成低通滤波器，减少电压波动对逆变器的影响。经验上，输入电容的值通常选择。

功率因数和工作频率也是并网逆变器设计时要考虑的。逆变器应保持一定的功率因数，如输出大于额定输出的20%时，平均功率因数需大于0.85。此外，逆变器需与电网同步运行，交流输出频率允许偏差不大于电网额定频率。

最后，逆变器的直流分量和电磁发射要求也需要满足标准，确保正常工作环境下的电磁兼容性。太阳电池阵列和逆变器的输出功率模型则根据特定的数学模型来描述，考虑了辐射强度、温度变化和温度系数等因素。

以上是滤波电感设计时的主要考虑因素和相关计算，这些因素共同确保了逆变器的稳定和高效运行。

SVPWM并网逆变器

并网逆变器的原理与控制策略

并网逆变器是实现电能转换和输出的关键设备，其核心在于SVPWM（空间矢量脉宽调制）调制技术的运用。SVPWM技术通过精确控制逆变器的开关状态，实现对输出电压幅值和相位的控制，进而调节流过电路的电流和向电网注入的功率。

并网逆变器结构由电网侧电压决定，通过SVPWM调制控制输出电压幅值和相位，从而调节电流，控制注入功率。以a相为例，RL支路电压与电流方程描述了这种关系。忽略PWM调制和开关状态，假设逆变器输出标准三相正弦电压，方程中的电网电压幅值和相位由电网状态决定，输出电压可调，因此能控制电流。

为建立并网逆变器的数学模型，我们采用坐标变换原理将方程从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，以简化计算。通过定义变换矩阵和相对位置，我们可以使用dq坐标系表示电压和电流方程，实现独立控制d、q轴电流分量。利用Laplace变换，我们能够画出系统的结构框图，分析输入输出变量之间的关系。

在电网电压定向控制中，我们要求dq坐标系的d轴与电网电压合成矢量方向重合。通过电网电压定向，我们能够独立控制逆变器向电网注入的有功和无功功率。实现这一目标，我们利用锁相环（PLL）计算合成电压矢量的相位，进而调整dq坐标系的旋转角度。

为了验证上述理论，我们可以使用仿真程序进行模拟。通过链接获取的仿真程序，我们能够直观地观察并网逆变器的工作过程，验证控制策略的有效性。

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