用逆变器制作电脑模型



双向PCS储能变流器（二）基于T型三电平逆变器拓扑的单级式PCS MATLAB/Simulink仿真实现

基于T型三电平逆变器拓扑的单级式PCS在MATLAB/Simulink中的仿真实现，主要包括以下关键步骤和要点：

系统设计与参数设置：

三相电网电压与频率：设定仿真中的电网电压等级和频率，这是系统运行的基础参数。直流电压：根据实际应用需求，设定储能系统的直流母线电压。储能变流器开关频率：选择合适的开关频率，以平衡系统性能和开关损耗。负载功率：根据仿真需求，设定负载的功率特性。

控制策略设计：

电压外环与电流内环：采用PI控制器构建电压外环和电流内环，以实现精确的电压和电流控制。三电平SVPWM空间矢量调制：利用三电平空间矢量脉宽调制技术，优化开关状态，提高逆变效率。锁相环技术：引入锁相环技术，确保系统能够准确跟踪电网相位，实现同步控制。

仿真模型搭建：

T型三电平逆变器模型：在MATLAB/Simulink中搭建T型三电平逆变器模型，包括功率开关器件、直流母线电容等。双向PCS控制系统模型：结合电压外环、电流内环控制器和三电平SVPWM调制策略，搭建双向PCS的控制系统模型。电网与负载模型：搭建三相电网模型和负载模型，以模拟实际运行场景。

仿真结果分析：

电压稳定性：观察并验证系统在逆变并网和整流模式下的电压稳定性。电流畸变率：分析电流波形，确保电流畸变率低于设定值。中点电位平衡：验证T型三电平逆变器在双向PCS中的应用效果，确保中点电位平衡功能正常。

系统性能验证：

逆变并网模式：在逆变并网模式下，验证系统能否将直流电能高效转换为交流电能并入电网。整流模式：在整流模式下，验证系统能否将交流电能转换为直流电能并存储于储能系统中。

总结：基于T型三电平逆变器拓扑的单级式PCS在MATLAB/Simulink中的仿真实现，通过精确的系统设计与参数设置、合理的控制策略设计、详细的仿真模型搭建以及全面的仿真结果分析，验证了T型三电平逆变器在双向PCS中的应用效果，确保了系统的高效稳定运行。

PLECS 应用示例（78）：三相电压源逆变器（Three-Phase Voltage Source Inverter）

三相电压源逆变器(VSI)模型展示了一个从直流电压源产生交流电流和电压的逆变器电路。此模型设计用于实现10千瓦的额定功率，并提出了三种不同的脉宽调制(PWM)方案来控制VSI输出。

直流电压源提供700伏的电压，代表系统中的电池、太阳能阵列或整流器。逆变器连接到230Vrms、50Hz的低压电网，电网表示为刚性交流电压源。并网电抗为基础阻抗的10%，并包含小电阻来模拟电感器损耗。电感器电流被初始化为单位功率因数下10kW的期望额定功率，以避免启动期间的瞬态。

可配置子系统“控制器Controller”包含三种常见的PWM方法：正弦PWM、空间矢量(SV)PWM和滞后PWM。选择不同的调制器类型将呈现不同的控制参数。通常，VSI输出端电压或参考电流将使用闭环控制方法动态计算，但在模型中使用固定值。正弦和SV PWM配置中，参考信号是VSI输出端子处的期望平均电压，VSI输出电流与电网电压相位差决定了输出电压幅度和角度。正弦PWM实现使用对称PWM组件，其采样参数配置对调制指数输入进行采样的不同方式。滞后PWM是一种电流控制的PWM方案，调节逆变器的输出电流至恒定迟滞带内的参考电流。

模型配置了运行多个实验，比较每个调制器的性能。通过检查输出波形、总谐波失真(THD)、谐波频谱分析和磁滞带，可以比较每种调制策略产生的谐波。

通过比较，发现SV PWM在输出端产生的谐波失真较小，与相同开关频率的正弦PWM相比。正弦PWM和SV PWM方案的主谐波以开关频率的整数倍为中心，而磁滞PWM产生的谐波是非周期性的，并在谐波频谱中具有频率含量。

模型讨论了无调节三相VSI的运行，并实现了三种调制技术，比较了每种调制策略产生的谐波。此模型授权英富美(深圳)科技有限公司提供翻译与发表，所有权属于瑞士商Plexim GmbH所有。如有任何用途，请先获得所有权人允许。

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.

三相逆变器SPWM三次谐波注入仿真分析

在深入探索三相逆变器的SPWM技术中，我们首先描绘了一个引人入胜的电路场景：如图1所示的电压型三相逆变器，其中直流电压稳定在600V，载波频率设定为1kHz。负载条件独特，包括三相对称的10Ω电阻和10mH电感，同时接入一个50Hz的正弦波负载，其幅值为320V。为了模拟真实世界中的谐波行为，我们采用SPWM技术进行仿真，其中三次谐波的注入理论占据核心位置。

首先，我们构建了一个精密的工具箱——三相正弦波产生模块。借助Simulink的MATLAB Function，我们精确地生成了三相正弦波，参数time、f（50Hz）和SineWave_Am（320V）共同编织出和谐的波形，初相角随机变化，为逆变器的动态性能增添了一份自然的随机性。

然后，三次谐波计算模块如同一颗精密的调谐器，利用PLL技术跟踪a相电压，通过PID控制器的精细调节，确保a相电压的1/6幅值三次谐波与基波同步，这在逆变器的性能优化中扮演了关键角色。

紧接着，SPWM计算生成模块的舞台展开了，采用的是不对称规则采样法。这个魔法般的函数接收time、udc、fc（1kHz）、三相电压a~c作为输入，输出SPWM1~6，它犹如一个调色板，将三角形载波和阶梯波巧妙地交织，形成SPWM信号。同时，我们还嵌入了一款IIR巴特沃斯低通滤波器，它的目标是精确地滤除高频噪声，确保负载电压波形的纯净度。

整个仿真模型的构建如同一部交响乐，包括调制波的设计、谐波跟踪、SPWM信号的生成，以及逆变器模块和测量系统的协同工作。每个环节的波形分析都无比关键：调制波如预期般精准，谐波与基波同步如诗如画，SPWM波形调整至理想的0电平，滤波器在60Hz频段显示出强大的衰减能力，负载电压波形完美地满足了设计要求。然而，逆变器输出中依然可见显著的奇次谐波，总谐波失真（THD）达到了92.82%，这表明我们在追求效率的同时，对谐波管理的挑战也日益凸显。负载相电压呈现出五电平特性，THD为64.9%，这进一步揭示了SPWM技术在实际应用中的复杂性与优化空间。

通过这个仿真过程，我们得以深入理解SPWM技术在三相逆变器中的实际应用，以及三次谐波注入对性能的影响，为未来的优化设计提供了宝贵的数据和见解。

PLECS RT Box 应用示例 11 (99)：单相逆变器（Single-Phase Inverter）

此演示模型专注于单相并网逆变器在50千瓦和单位功率因数下的运行，利用PLECS电气和控制域的功率级和控制实现。电厂与控制器模型被分为两个不同的子系统，分别部署在两个RT Box上，通过虚拟原型配置的37针Sub-D电缆进行连接，交换数字PWM信号和模拟电流测量值。对于硬件在环（HIL）或快速控制原型（RCP）应用程序的实时模型开发，此配置提供了一个潜在的起点。

离散化步长和平均执行时间的参数为每个子系统提供关键信息，以确保实时执行。RT Box上的实时执行要求模型使用固定步长解算器执行，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。

表1展示离散化步长和平均执行时间的详细数据，为构建高效实时模型提供指导。此模型针对两个RT Boxes应用程序，一个运行Plant模型，另一个运行Controller模型，以最小化每个实时目标的执行时间。若用户仅拥有一个RT Box，可参考针对一个RT Box应用程序的相应型号进行配置。

在电源电路中，直流电压源为Vdc=750 V，H桥由两个IGBT半桥电源模块组成，通过PWM捕获块生成开关信号。滤波电感和断路器连接到电网，实现与理想交流电压源（Vrms＝220V，f＝50Hz）的连接。直流电压、电网电压和电网电流通过模拟输出组件输出，比例因子和偏移配置将模拟输出电压限制在[-4 V，+4 V]范围内。

闭环控制器用于调节线路电流与电网电压的同步，包含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。PLL相位角输出转换为电网电流的参考信号，比例积分（PI）或比例谐振（PR）调节器在“Controller”子系统内部切换。调节器参数Kp和Ki使用最佳幅值规则设置，谐振频率选择等于电网频率，确保系统响应的优化。

在实时操作模式下，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。实时操作过程中，可使用PLECS示波器“电子Elec”观察控制器箱上的测量值和中间信号，如电网相位角、PLL检测到的角频率以及测量的电网电压和电流。参考电流与测量电流的比较显示了使用PR调节器时测量电流滞后稍小的特性。电网电流的参考振幅可以通过调整控制器子系统中的增益块“Ip”进行改变，通过将“断路器Breaker”常数设置回0断开逆变器与电网的连接。

此模型展示了单相并网逆变器模型的实用性，适用于离线模拟和实时操作，支持硬件在环测试和快速控制原型设计。

heric逆变器开环仿真

heric逆变器开环仿真的关键点和注意事项如下：

明确仿真目标：

在进行heric逆变器开环仿真时，首要任务是明确仿真的目标，比如验证逆变器的工作模式、评估输出电压和电流的波形质量、检查共模电流的消除效果等。

搭建Simulink模型：

在Simulink中搭建heric逆变器的仿真模型，包括主电路和控制电路。主电路应准确反映heric逆变器的四种工作模式，控制电路则负责生成管子的控制波形。

设置管子控制波形：

调制信号一致性：确保所有管子的调制信号使用同一个，以保证S1、S4和S6，以及S2、S3和S5的相位一致。高频与低频控制：管子S1、S2、S3、S4采用高频控制，而S5、S6采用低频控制。同步导通：确保S1、S4、S6同时导通，以及S2、S3、S5同时导通，以符合heric逆变器的工作模式。

仿真结果分析：

运行仿真后，需仔细观察并分析仿真结果。重点关注输出电压和电流的波形是否符合预期，以及共模电流是否得到有效消除。根据仿真结果调整模型参数，如控制波形的频率、占空比等，以优化逆变器的性能。

注意事项：

在仿真过程中，应确保所有元件的参数设置准确，以避免因参数错误导致的仿真结果偏差。仿真时间应足够长，以充分展示逆变器在各种工作模式下的稳态和暂态性能。若仿真结果不符合预期，应仔细检查模型搭建和参数设置的正确性，必要时可参考相关文献或寻求专业人士的帮助。

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。

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