隔离型电压型逆变器仿真



三相逆变器的simulink仿真中电压电流双闭环控制参数到底如

在三相逆变器的Simulink仿真中，电压电流双闭环控制参数的设计与验证是关键步骤。首先，通过构建三相并网逆变器模型，确保数学模型能够与物理模型的输出相吻合，这为控制器设计提供了坚实基础。模型中通过加入电网电压前馈和解耦项，实现了对d、q分量的独立控制，使得在输入信号变化时，输出量不受影响，有效实现了解耦控制。

在控制器设计方面，采用PI控制器进行电流环控制。通过对比系统模型与典型二阶系统的特性，发现控制器参数设计时需考虑附加闭环零点对动态性能的影响。基于此，设计控制器参数以满足系统动态性能要求，如峰值时间提前、超调量增加等。同时，通过伯德图分析，直观验证了控制器设计的合理性。

针对调制器模型，详细讨论了开关过程中的调制器增益与控制延时。通过分析调制器输出特性，解释了其零阶保持器特性，以及控制周期内的延时效应。此外，系统模型中加入调制器增益与控制延时，确保了仿真模型的完整性与准确性。

总结而言，电压电流双闭环控制参数的设计需综合考虑数学模型与物理模型的匹配、解耦控制的实现、控制器动态性能的优化以及调制器特性的影响。通过上述步骤，能够有效设计出满足性能需求的控制器，确保三相逆变器在Simulink仿真中的稳定运行与高效控制。

光伏漫谈4- 逆变器拓扑结构

光伏逆变器作为光伏发电的核心设备，其拓扑结构主要包括以下几种：

工频隔离逆变器：

结构：采用工频50Hz变压器实现功率传输，由整流桥、滤波和工频变压器组成。特点：结构相对简单，但受限于体积较大的变压器，实际应用中较少使用。

高频隔离逆变器：

应用：在微型逆变器中较为常见，需要交流与直流侧隔离以保障人体安全。结构：采用高频隔离，显著减小体积。常用拓扑：包括昱能的250W微型逆变器、禾迈MI700的交错反激拓扑以及不含直流母线串联谐振的拓扑。差异：前两种拓扑在高压电容使用、控制复杂度和效率上有所差异；后者无需高压电容，但需要增加低压大电容，控制简单，适合小功率应用。

非隔离逆变器：

原理：通过直接将光伏输入升压至工频信号，实现组串式逆变。特点：相比隔离型逆变器，效率更高、成本更低，但存在零点偏移、直流分量等问题。解决方案：采用交流或直流旁路方式隔断DC分量，专利H5技术通过5个开关管实现了直流旁路逆变器，通过交替控制实现完整的正弦输出。

组串式逆变器NPC拓扑：

类型：包括I型NPC结构和ANPC结构。特点：效率高、谐波小。差异：I型NPC结构正负半周期由不同的IGBT承担开关损耗；ANPC结构通过在每个IGBT旁并联IGBT来平衡内外管之间的损耗。T型三电平拓扑：通过减少开关损耗提高效率，但需要IGBT耐压达到母线电压的两倍，适用于低压系统或高压功率管应用。

总结：光伏逆变器的拓扑结构多种多样，每种结构都有其独特的特点和适用场景。随着功率器件特性和耐压的提升，以及学术研究的深入，未来将有更多创新的逆变器拓扑结构出现，进一步提升应用效率、降低体积和成本。

三相LCL型并网逆变器仿真介绍（并入谐波电网，谐波抑制）

三相LCL型并网逆变器仿真介绍（并入谐波电网，谐波抑制）

三相LCL型并网逆变器是一种高效的电力电子设备，其拓扑结构相较于L型滤波器具有更强的谐波抑制能力，同时成本和体积也更小。以下是对三相LCL型并网逆变器并入谐波电网的仿真介绍，重点讨论其谐波抑制策略。

一、三相LCL型并网逆变器拓扑结构

三相LCL型并网逆变器的基本拓扑结构如图1所示，包括三相逆变器、电感L1、电容C、电感L2、公共并网点（PCC）、电网电感LG以及电网电源ug。

二、LCL型并网逆变器的谐振问题与解决策略

LCL型逆变器虽然具有诸多优点，但由于其三阶系统的特性，存在谐振问题，容易引起系统的不稳定。特别是在电网背景谐波含量较高时，容易引起较大的谐波电流。为解决这一问题，目前主要有两种策略：有源阻尼和无源阻尼。

无源阻尼：通过在系统中合适的位置增加电阻，如电感上串联电阻、电容上并联电阻，来增大系统阻尼，抑制谐振。其中，电容器两端并联电阻是最合适的无源阻尼方式，但会增大系统损耗。

有源阻尼：通过控制策略实现阻尼效果，保证系统稳定的同时，不带来额外的损耗，也不会削弱滤波器对高频谐波的抑制能力。电容电流补偿法是目前最合适的有源阻尼方式。

三、三相LCL型并网逆变器仿真模型

图2展示了采用电容电流补偿法的三相LCL型并网逆变器控制/电路拓扑图。该仿真模型中，电网电压中串入了一串谐波分量，用来模拟三相LCL型并网逆变器并入谐波电网中的表现。

仿真模型采用外环并网电流控制（控制并网电流幅值大小及相位），内环采用电容电流补偿的方式。图3为simulink仿真模型，图4为电网电压及并网电流对比图。

通过FFT分析，并网电流中的谐波含量为7.06%。由于LCL型并网逆变器输出谐波阻抗较小，因此其并入谐波电网中容易引起较大的谐波电流。

四、谐波抑制策略——前馈补偿

为抑制并网电流中的谐波电流，可采用前馈补偿的方式。其原理为：并网电流主要由控制参考值Iref以及干扰项电网电压ug的影响叠加而成。通过分析系统传递函数，在控制中反方向再叠加一个ug的影响，从而可以在一定程度上抑制电网电压ug的影响，降低其谐波分量。

添加前馈补偿后的仿真模型如图5所示。经过前馈补偿后，并网电流的畸变程度明显降低。图6为添加前馈补偿后的电网电压及并网电流波形图，图7为并网电流FFT分析结果。

可以看到，在其他任何参数不变的前提下，经过前馈补偿后，并网电流的谐波含量降至了3.92%，谐波抑制效果显著。

五、总结

三相LCL型并网逆变器在并入谐波电网时，通过采用有源阻尼策略（如电容电流补偿法）和前馈补偿策略，可以有效抑制并网电流中的谐波分量，提高系统的稳定性和电能质量。对于深入研究LCL型并网逆变器的原理、参数设计、谐波抑制策略等，可参照相关专业书籍如《LCL型并网逆变器的控制技术》等。

什么是隔离型逆变器

隔离和非隔离的区别就是看交流输出与直流输入有无变压器。

隔离分为工频隔离和高频隔离；

非隔离就是指直接逆变型的；

主要区别就是，隔离型逆变器实现了直流输入与交流电气的隔断，提高了电能质量（交流输出无直流分量注入，变压器是隔直流通交流），电磁兼容性强，直流端无电网电压，对人身安全有利，系统抗冲击性强。

无刷电机控制（九）SVPWM之三相逆变器

SVPWM之三相逆变器

三相逆变器在无刷电机控制系统中扮演着至关重要的角色，它负责将直流电转换为交流电，以驱动无刷电机的三相线圈。以下是对三相逆变器及其在无刷电机控制中的应用的详细解析。

一、三相电压型逆变器结构

三相电压型逆变器的基本结构如图1所示。该逆变器由六个功率开关管（VT1-VT6）组成，这些开关管通常由IGBT（绝缘栅双极型晶体管）或MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等器件实现。这些开关管通过六路PWM（脉冲宽度调制）信号进行控制，以实现逆变器的正常工作。

在逆变器中，VT1和VT4、VT2和VT5、VT3和VT6分别组成三组桥臂。当某一桥臂的上方开关管（如VT1）导通时，下方开关管（如VT4）关断；反之亦然。通过控制这六个开关管的导通和关断，逆变器可以输出三相电压ua、ub和uc。在FOC（磁场定向控制）算法的控制下，这三相电压呈现为正弦波的形式，从而实现从直流到交流的变换。

二、三相逆变器的工作原理

三相逆变器的工作原理基于PWM调制技术。通过调整PWM信号的占空比，可以控制逆变器输出电压的幅值和相位。在SVPWM（空间矢量脉宽调制）算法中，将逆变器的输出电压看作一个空间矢量，通过控制该矢量的方向和大小，可以实现对无刷电机定子磁链的精确控制。

具体来说，SVPWM算法将逆变器的输出电压空间划分为六个扇区，每个扇区对应一个特定的开关状态组合。在每个扇区内，通过调整两个相邻开关状态的作用时间，可以合成出所需的输出电压矢量。这种调制方式不仅提高了电压利用率，还降低了谐波含量，从而提高了无刷电机的运行性能。

三、三相逆变器的硬件实现

三相逆变器的硬件实现通常包括光耦芯片、驱动芯片、升压电路和大功率NMOS管等组件。这些组件共同构成了逆变器的核心电路，实现了对功率开关管的精确控制。

光耦芯片：用于隔离控制信号和功率电路，防止高压电路对控制电路的干扰。驱动芯片：用于放大控制信号，以驱动大功率NMOS管的导通和关断。升压电路：用于提高直流母线电压，以满足无刷电机对高压输入的需求。大功率NMOS管：作为逆变器的功率开关管，承受高压和大电流，实现直流到交流的变换。

以正点原子ATK-PD6010B无刷驱动板为例，其硬件结构如图2所示。该驱动板采用了上述组件，实现了对三相逆变器的精确控制。通过调整PWM信号的占空比和频率，可以实现对无刷电机转速和转矩的精确调节。

四、总结

三相逆变器是无刷电机控制系统中的关键组件之一。它通过PWM调制技术将直流电转换为交流电，以驱动无刷电机的三相线圈。在SVPWM算法的控制下，逆变器可以实现对无刷电机定子磁链的精确控制，从而提高电机的运行性能。硬件实现方面，三相逆变器通常由光耦芯片、驱动芯片、升压电路和大功率NMOS管等组件构成，这些组件共同实现了对功率开关管的精确控制。通过对这些组件的合理设计和优化，可以进一步提高无刷电机控制系统的性能和可靠性。

三相逆变器SPWM三次谐波注入仿真分析

三相逆变器SPWM三次谐波注入仿真分析主要包括以下几个方面：

仿真模型构建：

电路设置：采用电压型三相逆变器，直流电压稳定在600V，载波频率设定为1kHz。负载为三相对称的10Ω电阻和10mH电感，同时接入一个50Hz、幅值为320V的正弦波负载。核心模块：包括三相正弦波产生模块、三次谐波计算模块和SPWM计算生成模块。三相正弦波产生模块用于生成精确的三相正弦波；三次谐波计算模块利用PLL技术跟踪a相电压，并通过PID控制器调节确保三次谐波与基波同步；SPWM计算生成模块采用不对称规则采样法生成SPWM信号。

三次谐波注入：

注入原理：通过三次谐波计算模块，将a相电压的1/6幅值三次谐波注入到调制波中，以实现性能优化。同步控制：确保三次谐波与基波同步，这是逆变器性能优化的关键步骤。

SPWM信号生成：

生成方法：采用不对称规则采样法，将三角形载波与阶梯波交织形成SPWM信号。滤波处理：嵌入IIR巴特沃斯低通滤波器，滤除高频噪声，确保负载电压波形的纯净度。

仿真结果分析：

波形特性：调制波精准，谐波与基波同步良好，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。谐波管理挑战：逆变器输出中依然可见显著的奇次谐波，总谐波失真较高，达到92.82%。负载相电压呈现出五电平特性，THD为64.9%，表明SPWM技术在实际应用中的复杂性与优化空间。

结论与展望：

深入理解：通过仿真过程，深入理解了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。优化设计：仿真结果为未来的优化设计提供了宝贵的数据和见解，指出了在追求效率的同时，对谐波管理的挑战也日益凸显，需要进一步优化谐波管理策略以降低THD。

SVPWM学习

SVPWM学习要点如下：

SVPWM基本概念：

定义：SVPWM源于电机控制领域，通过控制逆变器输出波形，实现与交流电机产生圆形磁场的同步，从而提升输出波形质量。核心：在静止坐标系下，通过线性组合逆变器可输出的电压空间矢量和作用时间，逼近期望的电压空间矢量。

空间电压矢量的定义：

三相电压空间矢量：A、B、C三个轴表示空间静止的坐标系，电机定子电压u1、u2、u3的方向始终在A、B、C轴上，随时间按正弦规律变化，可合成一个旋转矢量。旋转矢量：合成的空间电压矢量的幅值是原来的正弦量幅值的1.5倍，且以恒速等幅旋转。

三相感应电机定子端电压与定子磁链矢量之间的关系：

磁链圆：当电机由三相平衡正弦电压供电时，电动机定子磁链幅值恒定，其空间矢量以恒速等幅旋转，形成矢量圆。电压矢量与磁链矢量的关系：电压空间矢量的大小与供电电压频率成正比，方向与磁链矢量正交。

三相全桥电压型PWM逆变器的电压空间矢量：

八个电压空间矢量：三相全桥电压型PWM逆变器总共可以输出8个电压空间矢量，其中有6个有效矢量和2个零矢量。有效矢量与零矢量：有效电压空间矢量的幅值为2/3，零矢量用于调整合成矢量的作用时间。

SVPWM的作用和目标：

目标：使逆变器输出的正六边形的旋转磁场变成一个圆形旋转磁场。实现方式：用一段一段的弦来逼近圆弧。

电压空间矢量调制的实现过程：

电压矢量的作用时间：根据伏秒原则，计算每个电压矢量在一个载波周期内的作用时间。扇区判断：判断参考电压矢量旋转到哪个扇区，以确定使用哪些基本电压矢量进行合成。基本电压矢量的作用顺序：确定相邻的两个基本电压矢量作用时间和零矢量作用时间在一个载波周期内的排列顺序。

仿真搭建：

使用仿真软件搭建SVPWM模型，进行仿真验证和参数调整。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467