基于双环控制的单相电压型PWM逆变器建模与仿真

基于SPWM控制的电压_电流双环逆变器建模及其仿真_图文(精)

第4卷 中国舰船研究第4卷第5期2009年10月中国舰船研究Chinese Journal of Ship Research Vol .4No.5 Oct.2009收稿日期:2008-09-03 作者简介:朱承邦(1963-,男,高级工程师。研究方向:雷达应用 1引言 现代科技发展日新月异,各类电气设备对电源的品质要求也越来越高。逆变供电作为一种有效的电力供应形式,已广泛应用于生产生活的各个领域。 为了不断改善逆变器输出性能,人们发展出了多种逆变器控制方法,常见的有:电压瞬时值控 制、电流滞环控制、电流预测控制、鲁棒控制[1]、重复控制[2,3]、滑模控制[4]及SPWM 电流控制等。就各种逆变器控制策略的特点来看,基于SPWM 的电压电 流双环逆变器控制是一种较好的控制方法[5,6]。 本文针对电压电流双环逆变器控制模型,设计了电流内环和电压外环的控制参数,对设计的双环控制逆变器模型进行了仿真分析,分析结果 基于SPWM 控制的电压、电流双环 逆变器建模及其仿真 朱承邦1 李 乐2 王晓鹏2

1大连船舶重工集团有限公司军事代表室,辽宁大连1160052中国舰船研究设计中心,湖北武汉430064 摘 要:基于SPWM 的电压电流双环逆变器控制相对其他逆变器控制策略具有一定优越性,但其控制器参数设 计却是一个重点和难点。针对逆变器的SPWM 电压电流双环控制策略,建立了系统的控制模型,设计了电流内环和电压外环的控制器参数,并根据经典控制理论的判据,分别对控制器电流内环和电压外环参数进行了理论验证。最后根据设计的控制器参数,对SPWM 电压电流双环控制系统模型进行了仿真分析,结果表明,系统设计合理,效果满意。 关键词:SPWM ;逆变器;电压电流双环;仿真中图分类号:TM743 文献标志码:A 文章编号:1673-3185(200905-54-05 Modeling and Si mulation of Voltage and Current Double Loop Control Based on SPWM Inverters Zhu Cheng-bang 1Li Le 2Wang Xiao -p eng 2 1The Naval Representative Office ,Dalian Shipbuilding Heavy Industry Co.,Dalian 116005,China 2China Ship Development and Design Cent er ,Wuhan 430064,China Abstract :Comparing with other inverters control strategy ,voltage and current double loop control based on SPWM inverters are superior in capabilities though the controller parameters design is significant and difficult.In this paper ,the system control

基于Matlab_Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真

题目：基于Matlab/ Simulink的三相光伏发电并网系 统的仿真 院系： 姓名： 学号： 导师：

目录 一、背景与目的 (3) 二、实验原理 (3) 1.并网逆变器的状态空间及数学模型 (3) 1.1主电路拓扑 (4) 1.2三相并网逆变器dq坐标系下数学模型 (4) 1.3基于电流双环控制的原理分析 (5) 2.LCL型滤波器的原理 (6) 三、实验设计 (8) 1.LCL型滤波器设计 (8) 1.1LCL滤波器参数设计的约束条件 (8) 1.2LCL滤波器参数计算 (8) 1.3LCL滤波器参数设计实例 (9) 2.双闭环控制系统的设计 (10) 2.1网侧电感电流外环控制器的设计 (10) 2.2电容电流内环控制器的设计 (11) 2.3控制器参数计算 (12) 四、实验仿真及分析 (12) 五、实验结论 (16)

一、背景与目的 伴随着传统化石能源的紧缺，石油价格的飞涨以及生态环境的不断恶化，这些问题促使了可再生能源的开发利用。而太阳能光伏发电的诸多优点，使其研究开发、产业化制造技术以及市场开拓已经成为令世界各国，特别是发达国家激烈竞争的主要热点。近年来世界太阳能发电一直保持着快速发展，九十年代后期世界光伏电池市场更是出现供不应求的局面，进一步促进了发展速度。 目前太阳能利用主要有光热利用，光伏利用和光化学利用等三种主要形式，而光伏发电具有以下明显的优点： 1. 无污染：绝对零排放－没有任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”； 2. 可再生：资源无限，可直接输出高质量电能，具有理想的可持续发展属性； 3. 资源的普遍性：基本上不受地域限制，只是地区之间是否丰富之分； 4. 通用性、可存储性：电能可以方便地通过输电线路传输、使用和存储； 5. 分布式电力系统：将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备的角度看，它更具有明显的意义； 6. 资源、发电、用电同一地域：可望大幅度节省远程输变电设备的投资费用； 7. 灵活、简单化：发电系统可按需要以模块化集成，容量可大可小，扩容方便，保持系统运转仅需要很少的维护，系统为组件，安装快速化，没有磨损、损坏的活动部件； 8. 光伏建筑集成（BIPV-Building Integrated Photovoltaic）：节省发电基地使用的土地面积和费用，是目前国际上研究及发展的前沿，也是相关领域科技界最热门的话题之一。 我国是世界上主要的能源生产和消费大国之一，也是少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，提高能源利用效率，调整能源结构，开发新能源和可再生能源是实现我国经济和社会可持续发展在能源方面的重要选择。随着我国能源需求的不断增长，以及化石能源消耗带来的环境污染的压力不断加剧，新能源和可再生能源的开发利用越来越受到国家的重视和社会的关注。 二、实验原理 1.并网逆变器的状态空间及数学模型

三相并网逆变器数学模型

一． 三相线电压到三相相电压的转化 1()31()31() 3 a a b ca b b c ab c ca bc U U U U U U U U U =-=-= - 二． 三相静止坐标到两相静止坐标的转化（恒功率） 2[0.5()]3 2()] 3 2 alf a b c beta b c = -+= - 三． 两相静止坐标到两相旋转坐标的转化（恒功率） cos*sin*sin*cos*d alf beta q alf beta =+=-+ 四． 两相旋转坐标到两相静止坐标的转化（恒功率） cos*sin*sin*cos*alf d q beta d q =-=+ 五． SVPWM 的算法 1. 扇区N 的计算 A=beta U ， alf beta U -， C=a lf b eta U -当A>=0，A=1，否则A=0； B>=0，B=1，否则B=0；当C>=0，C=1，否则C=0；那么扇区N=A+2B+4C 。 2.XYZ 的计算 dc X U = ，32alf beta dc U Y T U += ，32alf beta dc U Z T U -+ = 当T1+T2>=T 时,1112 T T T T T =+,2212 T T T T T = +

https://www.wendangku.net/doc/1012431467.html,R1_Val, CCR2_Val, CCR3_Val 的计算 六． 有功无功解耦控制 * *()()*()()*id d d d pd d q d iq q q q pq q d q k U i i k i R Li E s k U i i k i R Li E s ωω=-++-+=-+ +++

光伏并网逆变器控制与仿真设计

光伏并网逆变器控制与仿真设计 为了达到提高光伏逆变器的容量和性能目的，采用并联型注入变换技术。根据逆变器结构以及光伏发电阵电流源输出的特点，选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，并在仿真软件PSCAD中搭建光伏电池和逆变器模型，最后通过仿真与实验验证了理论的正确性和控制策略的可行性。 ?近年来，应用于可再生能源的并网变换技术在电力电子技术领域形成研究热点。并网变换器在太阳能光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中具有广阔发展前景。太阳能、风能发电的重要应用模式是并网发电，并网逆变技术是太阳能光伏并网发电的关键技术。在光伏并网发电系统中所用到的逆变器主要基于以下技术特点：具有宽的直流输入范围；具有最大功率跟踪（MPPT）功能；并网逆变器输出电流的相位、频率与电网电压同步，波形畸变小，满足电网质量要求；具有孤岛检测保护功能；逆变效率高达92％以上，可并机运行。逆变器的主电路拓扑直接决定其整体性能。因此，开发出简洁、高效、高性价比的电路拓扑至关重要。 ?1 逆变器原理 ?该设计为大型光伏并网发电系统，据文献所述，一般选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，如图1所示。光伏阵列输出的直流电由逆变器逆变为交流电，经过变压器升压和隔离后并入电网。光伏并网发电系统的核心是逆变器，而电力电子器件是逆变器的基础，虽然电力电子器件的工艺水平已经得到很大的发展，但是要生产能够满足尽量高频、高压和低EMI的大功率逆变器时仍有很大困难。所以对大容量逆变器拓扑进行研究是一种具有代表性的解决方案。作为太阳能光伏阵列和交流电网系统之间的能量变换器，其安全性，可靠性，逆变效率，制造成本等因素对于光伏逆变器的发展有着举足轻

SPWM波控制单相逆变器双闭环PID调节器的Simulink建模与仿真

SPWM波控制单相逆变器双闭环PID调节器的Simulink 建模与仿真 随着电力行业的快速发展，逆变器的应用越来越广泛，逆变器的好坏 会直接影响整个系统的逆变性能和带载能力。逆变器的控制目标是提高逆变器 输出电压的稳态和动态性能，稳态性能主要是指输出电压的稳态精度和提高带 不平衡负载的能力;动态性能主要是指输出电压的THD(Total Hannonic Distortion)和负载突变时的动态响应水平。在这些指标中对输出电压的THD 要 求比较高，对于三相逆变器，一般要求阻性负载满载时THD 小于2%,非线性满载(整流性负载)的THD 小于5%.这些指标与逆变器的控制策略息息相关。文中主要介绍如何建立电压双环SPWM 逆变器的数学模型，并采用电压有效值外 环和电压瞬时值内环进行控制。针对UPS 单模块10 kVA 单相电压型SPWM 逆变器进行建模仿真。通过仿真，验证了控制思路的正确性以及存该控制策略 下的逆变器所具有的鲁棒性强，动态响应快，THD 低等优点。并以仿真为先导，将其思想移植到具体开发中，达到预期效果。 1 三电平逆变器单相控制模型的建立 带LC 滤波器的单相逆变器的主电路结构如图1 所示。图1 中L 为输出 滤波电感，C 为滤波电容，T1,T2,T3,T4 分别是用来驱动IGBT 的三电平的SPWM 波，U0 为输出负载两端的电压。在建立控制系统的仿真模型时，需要 采集负载两端的电压与实际要求的电乐值做比较，然后通过调节器可以得到所 需要调节的值。在此仿真模型中，驱动波形采用的是三电平的SPWM 波形， 具体的产生原理在这不做详细描述。在Matlah 的Simlink 库中SPWM 波的产 生如图2 所示，这里调制比设为0.8.

基于SIMULINK的并网逆变器的仿真研究

计算机辅助工程设计 课程设计与报告 题目：基于SIMULINK的并网逆变器的仿真研究

基于SIMULINK的并网逆变器的仿真研究 第一章绪论 1.1课题背景及研究意义 当今社会，资源、环境和能源问题仍困扰着世界的发展。对此，各国对开发利用新型能源、使用清洁能源的需求日益迫切，尤其是中国，地广人多，是能源消耗大国。目前，国内更多的依靠火电、水电和核聚变发电来供电。然而火电生产排放大量的硫化物、粉尘等严重污染空气，影响气候变迁，其来源化石能源也将消耗殆尽；水电建设成本高，资源有限，还会给江河系统造成不可逆的破坏；核电在安全方面有缺陷，一旦核泄漏，将给环境造成毁灭性的破坏，日本福岛核泄漏事故就是一个活生生的例子。 因此，人类不得不寻求更加清洁、安全的替代能源。进入21世纪后，各国政府都在大力鼓励研究清洁可再生能源，太阳能、风能、地热能、潮汐能等环境能量开发技术获得快速发展，其中尤以风能和太阳能应用最多。由于我国资源分布不均衡，有些地方如内蒙古、沿海，有的地方太阳能蕴藏量大，如西藏，但这些地方发出的电当地并不能完全消纳，而其他一些地区则因负荷过重而缺电，因此将电资源丰富的地方发出的电并入电网是明智之举。 然而，分布型电能并入电网需要做到与电网同频同相同幅值，目前并网技术成为了新能源发电的瓶颈技术。因此，本文通过从并网逆变器的设计着手研究新能源并网技术，具有一定实际意义。 1.2 并网标准 新能源发电并入电网的电能必须满足以下3个条件[5]： （1）电压幅值：纹波幅值≤10%。 （2）频率：频差≤0.3Hz[1]。 （3）相位相同，相序相同，且相位差≤20°。 表1-1 并网标准化指标

三相光伏并网逆变器的设计

三相光伏并网逆变器的设计毕业设计开题报告 1 选题的目的和意义 随着社会生产的曰益发展，对能源的需求量在不断增长，全球范围内的能源危机也日益突出。地球中的化石能源是有限的，总有一天会被消耗尽。随着化石能源的减少，其价格也会提高，这将会严重制约生产的发展和人民生活水平的提高。可再生能源是满足世界能源需求的一种重要资源，特别是对于我们这个人口大国来讲更加重要。其中太阳能资源在我国非常丰富，其应用具有很好的前景。 光伏并网发电系统是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并通过并网逆变器将直流电变为与市电同频同相的交流电，并回馈电网。存阳光充足时，太阳能发出的电可供使用，而不使用市网电；在阳光不充足或光伏发电量达不到使用量时，由控制部分自动调节，通过市网电给予补充。此系统主要用于输电线路调峰电站以及屋顶光伏系统。 光伏并网发电系统的核心技术是并网逆变器，在本文中对于单相并网逆变器硬件进行了建摸及设计。给出了硬件主回路并对各部分的功能进行了分析，同时选用Tl公司的DSP芯片TMs320F2812作为控制CPU，阐述了芯片特点及选择的原因。并对并网逆变器的控制及软件实现进行了研究。文中对于光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)技术作了闸述并提出了针对本设计的实现方法。最后对安全并网的相关问题进行了分析探讨。 2 本选题的国内外动向 太阳能光伏并网发电始于20世纪80年代，由于光伏并网逆变器在并网发电中所起的核心作用，世界上主要的光伏系统生产商都推出了各自商用的并网逆变器产品。这些并网逆变器在电路拓扑、控制方式、功率等级上都有其各自特点，其性能和效率也参差不齐。目前在国内外市场上比较成功的商用光伏并网逆变器主要有以下几种： 1．德国SMA公司的Sunny Boy系列光伏逆变器艾思玛太阳能技术股份公司(SMA SolarTechnology AG)是全球光伏逆变器第一大生产供应商，并引领着全球光伏领域的技术创新和发展。该公司推出的Sunny Boy系列光伏组串逆变器是目前为止并网光伏发电站最成功的逆变器，市场份额高达60％。其在国内的典型工程包括大兴天普“50kWp大型屋顶光伏并网示范电站"、深圳国际园林花卉博览园1MWp光伏并网发电工程等。 2．奥地利Fronius公司的IG系列光伏逆变器Fronius是专业生产光伏并网逆变器和控制器

光伏并网逆变器设计方案讲解

100kW光伏并网逆变器 设计方案 目录 1. 百千瓦级光伏并网特点 (2) 2 光伏并网逆变器原理 (3) 3 光伏并网逆变器硬件设计 (3) 3.1主电路 (6) 3.2 主电路参数 (7) 3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.3 电抗器设计 (7) 3.3 硬件框图 (10) 3.3.1 DSP控制单元 (11) 3.3.2 光纤驱动单元 (11) 3.3.2键盘及液晶显示单元 (13) 3 光伏并网逆变器软件 (13)

1. 百千瓦级光伏并网特点 2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。 百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。 在技术指标上，主要会影响： 1.并网电流畸变率 在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。 2.电磁噪声 由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。由于系统的dv/dt、di/dt和电流幅值较大，其EMI和EMC的指标实现可能存在技术难度，由于系统的噪声可能影响其电流、功率的检测和计算精度，在最大功率跟踪和孤岛效应识别等方面的影响还难以预计。 在技术指标上，主要考虑： 1)主电路工艺结构设计 2)散热工艺结构设计 3)驱动方式设计

三电平光伏并网逆变器和仿真

三电平光伏并网逆变器共模电压SVPWM抑制策略研究 发布:2018-09-07 | 作者: | 来源: mahuaxiao | 查看:436次 | 用户关注： 摘要：本文提出了一种优化空间矢量脉宽调制方法来抑制光伏并网逆变器中产生的共模电压。在分析共模电压产生机理的基础上，对通常SVPWM调制技术进行改进,调整了有效矢量的选择范围,并对开关次序进行优化。该空间矢量合成算法克服了SPWM调制存在的母线电压利用率低，线性调制区小的问题。仿真结果表明，该算法可以将共模电压幅值抑制到普通SVPWM算法的1/2，具有良好的有效性和实用性。1引言目前,多电平变流器以其突出的优点在高压大 摘要：本文提出了一种优化空间矢量脉宽调制方法来抑制光伏并网逆变器中产生的共模电压。在分析共模电压产生机理的基础上，对通常SVPWM调制技术进行改进, 调整了有效矢量的选择范围, 并对开关次序进行优化。该空间矢量合成算法克服了SPWM调制存在的母线电压利用率低，线性调制区小的问题。仿真结果表明，该算法可以将共模电压幅值抑制到普通SVPWM算法的1/2，具有良好的有效性和实用性。 1 引言 目前, 多电平变流器以其突出的优点在高压大功率变流器中得到了日益广泛的应用,它不仅能减少输出波形的谐波，也易于进行模块化设计[1, 2]。二极管中点箝位式(NPC>三电平拓扑结构即是高压大功率变频器的主流拓扑结构之一[3] 。然而在三电平变流器的应用中, 也出现了一些问题，特别是共模电压问题。目前，变频器共模电压的抑制方法主要有两种：一是外加无源滤波器等，或有源滤波器[4-6]，这类方法会导致体积和成本显著增加，且不易应用于高压大容量场合；二是通过控制策略从源头减小共模电压，文献[7]、[8]提出一种SPWM消除共模电压的调制方法。该方式是通过异相调制来消除开关共模电压,但是存在直流电压利用率低、线性调制区过小的问题。 针对SPWM调制的电压利用率低、不利于运用于各种调制比工况下的缺点，本文从三电平逆变器共模电压形成机理出发，提出了一种基于优化电压空间矢量(SVPWM>方法, 可有效抑制三电平逆变器输出共模电压。并通过 Matlab/Simulink软件对该方法进行了仿真验证, 结果表明效果良好。 2 光伏三电平逆变器及其共模电压 本文研究的三电平光伏逆变器系统如图1所示。其输入为光伏阵列的直流电压，逆变器主拓扑为NPC三电平结构。设直流母线电压的幅值为Vdc,用开关状态字“1”,“0”和“-1”分别表示逆变器每相输出为+Vdc/2、0和-Vdc/2的三种状态,则三相三电平逆变器总共有27种不同的开关状态。根据幅值和相位可以画出三电平逆变器的电压空间矢量图，具体如图2所示。

双环反馈控制的SPWM逆变电源中电流环的设计(精)

双环反馈控制的 SPWM 逆变电源中电流环的设计 陈元娣,朱忠尼,林 洁 (空军雷达学院电子对抗系, 武汉 430019 摘要:针对目前电流环的设计方法不明确的问题, 通过建立 DC/AC系统的动态模型并对该模型进行理 论上的推导和分析得出了电流环的设计方法. 该方法在系统参数不完全明确的情况下, 电流内环尽量采取 PI 调节器, 将使系统的稳定性更好, 参数调整比较方便, 能满足一定的带宽和动态特性. 通过仿真实验验证了理论推导的正确性. 关键词:逆变器 ; 双环反馈 ; 电流环中图分类号:TM464 文献标识码:A 近年来, SPWM 正弦波逆变器的反馈控制技术发生 2个较大变化, ①单环控制变为多环控制, ②有效值恒定反馈变为“瞬时” 值反馈, 目的是为了提高系统的动态响应速度和改善并控制在任意负载, 特别是非线性负载下的输出波形 . 对于双环 系统, 一般采取电压外环, 电流内环的设计. 电压环的作用是跟踪和稳定输出电压,它的设计大多采取 PI 调节器模式. 电流环的作用是使逆变器的动态响应加快, 负载适应能力加强, 并具有输出电流限制能力, 可提高系统的可靠性, 因此, 电流环的设计是双环反馈控制的关键技术之一.对于电流环的设计, 常见有 P 和 PI 2种设计方法 , 在实际应用中到底选哪种方法合适,目前还没有成熟的结论. 本文通过建立 DC/AC系统的动态模型, 对该模型进行理论上的简化和特性分析.理论分析表

明:在系统参数不完全明确的情况下, 电流内环尽量采取 PI 调节器; 当系统参数基本明确或系统的惯性较小 (如大功率逆变器情况下, 可以考虑采取 P 调节器, 可以降低系统的调节难度, 提高系统的响应速度.通过对实际系统的仿真验证了本文结论的正确性. 1系统动态模型的简化设计原则 图 1是 SPWM 正弦波逆变器的功率电路原理 框图. 图 2是其等效模型, 图中 T 1=L /r 为滤波器电感的时间常数, r 为滤波电感直流电阻, T 为电压检测电路 的延迟时间常数, LT 为电流环, SPWM 控制器加逆 变器的等效模型为 G 1= K PWM U ab s Ls +r s s

基于Matlab的单周期控制三相高功率因数并网逆变器的建模与仿真

182/2009 收稿日期：2008-12-10 作者简介：杨志强（1982-），男，硕士研究生，主要研究方向为 电力电子与能源变换。

19 2/2009基于M A T L A B 的单周期控制三相高功率因数并网逆变器的建模与仿真考价值。 单周期控制的并网逆变器[7,8]可以等效为双并联的BUCK 型逆变器， 控制电路简单（复位积分器和一些逻辑器件），动态响应快，且开关损耗低，同一时间内，只有2个开关导通，大大减小了开关损耗。 1单周期控制三相PWM 并网逆变器建模 单周期控制作用于单个开关管时（在Boost 或Buck 电路中），能够很好地体现单周期的基本思想。假设开关频率f s =1/T s （T s 是开关周期）恒定[9]，开关管的工作过程可以用以时间t 为自变量的开关函数k (t )表示 。 （1）T on 是开关导通时间， 并且T on +T off = T s ，模拟控制信号V ref (t )调制占空比D =T on /T s 。根据单周期控制思想，开关输入信号x (t )与输出信号y (t )的关系为： y (t )=k (t )x (t ) （2）假设开关频率f s 高于输入信号x (t )和模拟控制信号V ref (t )的带宽频率，那么开关输出的有效信号为： （3）因此，可以通过调节占空比D (t )，使每个周期开关输出斩波波形的积分值恰好等于控制信号的积分值，即 ： （4）从而实现每个开关周期开关输出量y (t )的平均值等于参考量V ref (t )的平均值。这样，利用开关能完全抑制输入信号和线性化后的控制信号V ref (t )，使系统具有良好的可控性。 利用基于单周期控制的三相PWM 并网逆变器，可使输出电流与电网电压同相，减小无功功率的输出。为了简化推导过程做如下假设：电网电压为理想的三相电压源；各相的电感相等，即L a =L b =L c =L ；三相电路参数对称；开关频率远远大于工频；忽略开关器件的导通压降和开关损耗。图1是三相并网逆变器的主电路。 为使单周期控制简便，三相逆变器在6个区间内等 效为双并联Buck 型逆变器，该6个区间是按每相电压的过零点来划分的。三相电压6个区间的划分如图2所示。 在第1区间[0°，60°]内，i a ＞0，i b ＜0，i c ＞0，6个开关的动作如下：S bn 一直导通，同时S bp 、S an 和S cn 一直关断，控制开关S ap 和S cp ，使相电流i a 和i c 跟踪各自的相电压V a 和V c 。由于三相电压对称及V a +V b +V c =0，i a +i b +i c =0 ，i b 将自动跟踪V b [10,11]，对于其他区间可以进行类似的分析。从以上分析可知，每一时刻只有2开关动作，极大地减小了开关损耗。在区间1内，逆变器可以解耦为并联的双Buck 逆变器，其等效电路如图3所示。 由图3可以看出，开关S ap 和S cp 共有4种可变的开关状态：（1）S ap 和S cp 都导通；（2）S ap 导通，S cp 关断；（3）S ap 关断，S cp 导通；（4）S ap 和S cp 都关断。在一个开关周期内，只有2种可能的开关顺序，即（1）、（2）、（4）和（1）、（3）、（4）。按（1）、（2）、（4）开关顺序时，开关占空比d ap ＞d cp ；按（1）、（3）、（4）开关顺序时，开关占空比d ap ＜d cp 。假设开关频率远远大于电网频率，以第一种开关顺序为例，在一个开关周期内，由于电感电压的平均值为零，可以推导出式（5） 。 （5）式中：E ——逆变器直流侧电压。 同理可以证明式（5）对于第二种开关顺序也是成立的。 为了使功率因数接近1，电流和电压应该成比例 ， 图1 三相并网逆变器主电路 Fig.1 Main circuit of three-phase PWM GCI 图2 三相电压6个区间划分 Fig.2 Six regions of three-phase voltage 图3 区间内逆变器等效电路 Fig.3 Equivalent circuit of GCI in the region of 0° to 60°

根据SVPWM三相并网逆变器仿真报告

基于SVPWM三相并网逆变器 仿真报告

目录 1. SVPWM逆变器简介 (1) 2. SVPWM逆变器基本原理 (2) 2.1. SVPWM调制技术原理 (2) 2.2. SVPWM算法实现 (5) 3. SVPWM逆变器开环模型 (11) 3.1. SVPWM逆变器开环模型建立 (11) 3.2. SVPWM逆变器开环模型仿真分析 (14) 4. SVPWM逆变器闭环模型 (16) 4.1. SVPWM逆变器闭环模型建立 (16) 4.2. SVPWM逆变器闭环模型仿真分析 (17)

1.SVPWM逆变器简介 三电平及多电平空间矢量调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)法是建立在空间矢量合成概念上的PWM方法。它以三相正弦交流参考电压用一个旋转的电压矢量来代替，通过这个矢量所在位置附近三个相邻变换器的开关状态矢量，利用伏秒平衡原理对其拟和形成PWM波形。空间矢量调制方法在大范围调制比内有很好的性能，具有很小的输出谐波含量和较高的电压利用率。而且这种方法对各种目标的控制相对容易实现。 SVPWM技术源于三相电机调速控制系统。随着数字化控制手段的发展，在UPS/EPS、变频器等各类三相PWM逆变电源中得到了广泛的应用。与其他传统PWM技术相比，SVPWM技术有着母线电压利用率高、易于数字化实现、算法灵活便于实现各种优化PWM技术等众多优点。

2. SVPWM 逆变器基本原理 2.1. SVPWM 调制技术原理 SVPWM 的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等。在某个时刻，电压矢量旋转到某个区域中，可由组成这个区域的两个相邻的非零矢量和零矢量在时间上的不同组合来得到。两个矢量的作用时间可以一次施加，也可以在一个采样周期内分多次施加，这样通过控制各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按圆轨迹旋转，就可以使逆变器输出近似正弦波电压。 SVPWM 实际上是对应于交流感应电机或永磁同步电机中的三相电压源逆变器功率器件的一种特殊的开关触发顺序和脉宽大小的组合，这种开关触发顺序和组合将在定子线圈中产生三相互差120°电角度、失真较小的正弦波电流波形。实践和理论证明，与直接的正弦脉宽调制(SPWM)技术相比，SVPWM 的优点主要有： (1) SVPWM 优化谐波程度比较高，消除谐波效果要比SPWM 好，实现容易，并且可以提高电压利用率； (2) SVPWM 比较适合于数字化控制系统。 目前以微控器为核心的数字化控制系统是发展趋势，所以逆变器中采用SVPWM 应是优先的选择。 对称电压三相正弦相电压的瞬时值可以表示为： a m b m c m cos 2cos()32cos()3u U t u U t u U t ωωπωπ? ?=? ? =-?? ? =+?? (2.1)

光伏并网逆变器建模

EFFECT OF PHOTOVOLTAIC GENERATOR ON A TYPICAL VSI-BASED THREE-PHASE GRID-CONNECTED PHOTOVOLTAIC INVERTER DYNAMICS J. Puukko, T. Messo, T. Suntio* *Tampere University of Technology, Department of Electrical Energy Engineering P.O. Box 692, FI-33101 Tampere, Finland joonas.puukko@tut.fi, tuomas.messo@tut.fi, teuvo.suntio@tut.fi Keywords: Photovoltaic, grid parallel operation, inverter, VSI, dynamic modelling. Abstract The input source whether voltage or current type determines the dynamics of a converter. A common practice in the VSI-based inverter analysis is the assumption of a constant voltage type input source even in case of renewable energy sources. An input-voltage-controlled converter, as usually in PV applications, is always a current-fed topology. This paper reveals that in order to analyse the dynamic properties of three-phase inverters with scientific accuracy, the true nature of the input source is of utmost importance to be taken into account. 1 Introduction Political actions toward energy saving and green power production will increase the number of power electronic (PE) devices connected to the grid [4,9]. High penetration level of PE converters may make the grid prone to stability issues [6] if the dynamic behaviour of the converters is not known. Most three-phase converters used in interfacing renewable energy sources (RES) (such as photovoltaics (PV), wind and fuel cells) to the grid originate from topologies that are supplied by stiff voltage type input sources, i.e. voltage source inverters (VSI) [11]. Little attention has been paid to the fact that in reality there are both voltage and current sourced (i.e. voltage (VF) and current-fed (CF) converters) and that the outermost control loop, whether input current or voltage, determines the dynamics of the converter [13,14]. An input-voltage-controlled converter, as often used in PV applications, has to be fed by a current source and an input current controlled converter by a voltage source. Even though the power stages of the two converters resemble each other, their static and dynamic properties are completely different as will be shown in this paper. 2 Dynamic modelling of three-phase inverters Dynamic modelling of three-phase converters has been previously reported in numerous articles such as [1-3,5,8,10,15]. However, it has not been completely recognized that the input source determines the true nature and dynamics of a converter. Figs. 1 and 2 depict grid-connected three-phase VF and CF inverters that have completely different dynamic properties although their power stages resemble each other. A common practice in the literature is to name them both as VSIs. Both converters require the input voltage to be greater in magnitude than twice the peak value of the output phase voltages and the input current to be smaller in magnitude than the output currents. Converters should be named according to the relation between the source side input variable (u in for Fig. 1 and i in for Fig. 2) and the corresponding variable at the load side. Hence the converter in Fig. 1 is a VF buck-type inverter and the converter in Fig. 2 is a CF boost-type inverter. Figure 1: Grid-connected three-phase voltage-fed inverter. Figure 2:Grid-connected three-phase current-fed inverter. According to the control engineering principles, the input variables are uncontrollable and only the output variables can be controlled. In the case of Fig. 1, the input variables are the input and output voltages. Thus the controllable variables are the input and output currents. For the converter in Fig. 2 the input variables are the input current and output voltages making the controllable variables input voltage and output currents. When a converter is supplied by a RES, such as a PV generator, one is usually interested in controlling the dc-link

三相光伏并网逆变器及控制系统的设计

三相光伏并网逆变器及控制系统的设计 发表时间：2019-01-16T11:17:41.947Z 来源：《防护工程》2018年第31期作者：任婧玮汪子涵[导读] 现在新能源的开发与使用逐渐受到了世界各国的关注，解决新能源需求、环境保护及经济发展之间的互锁关系日益成为世界各国的头等难题。国网安徽省电力有限公司濉溪县供电公司安徽淮北 235100 摘要：本文介绍了基于L型滤波器三相光伏并网逆变器的主电路拓扑结构。在该拓扑结构数学模型的基础上，设计了三相光伏并网逆变器双闭环控制系统的结构。选择电压电流双闭环PI控制及SVPWM调制策略，通过实验分析验证系统的可靠性和实用性。 关键词：逆变器；PI控制；SVPWM 0 引言 现在新能源的开发与使用逐渐受到了世界各国的关注，解决新能源需求、环境保护及经济发展之间的互锁关系日益成为世界各国的头等难题。太阳能作为技术含量最高、最有发展前景的新能源，具有普遍、无害性、巨大以及长久等优点[1-3]。太阳能发电系统包括光伏电池发电装置与变换器装置，系统输出的电能供给用户负载使用。而并网逆变器作为光伏并网发电的核心，对其进行控制策略的研究具有很高的现实意义[4-6]。本文以两级式非隔离三相并网逆变器的拓扑结构为研究对象，分析了太阳能光伏电池的数学模型和输出特性，然后对双闭环并网控制系统及逆变调制策略进行研究，最后进行实验，验证了理论的正确性。 1 光伏并网逆变器的系统结构 本文采用L型滤波器实现并网逆变器与电网的连接。如图1所示为三相并网逆变器的拓扑结构图，其中ea、eb、ec为三相配电网电压，中性点为O点，逆变器交流侧输出电流为ia、ib、ic，逆变器输出交流和配电网侧等效电感为L，等效线路电阻为R，三相全桥拓扑结构3个桥臂的中点输出电压为Ua、Ub、Uc，T1~T6为IGBT开关管器件，C为输入直流侧滤波与稳压电容，Udc为输入直流侧电压，idc为直流母线侧电流。

PWM逆变电源双环控制技术研究

华中科技大学 硕士学位论文 PWM逆变电源双环控制技术研究 姓名：何俊 申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动 指导教师：彭力 20070209

摘要 逆变器作为UPS系统的核心部分，要求它能够输出高质量的电压波形，尤其是在非线性负载情况下仍能够得到接近正弦的输出波形，因此各种各样的逆变器波形控制技术得以发展。其中瞬时值反馈控制技术是根据当前误差对逆变器输出波形进行有效 的实时控制，如果控制器设计合理，则既可以保证系统具有较好的稳态性能，同时可 以保证系统具有较快的响应速度。本文主要研究内容是PWM逆变电源电流内环电压外环双环控制技术，对逆变器双环控制进行了理论分析，并结合仿真和实验对其控制 性能进行了深入的研究。 基于状态空间平均法给出了PWM逆变器的传递函数形式和状态方程形式的数学模型，详细分析了死区效应、过调制和非线性负载对单相全桥逆变器输出电压的影响，指出减小输出阻抗是增强系统非线性负载适应能力的合理方案。 分析比较了电感电流内环电压外环和电容电流内环电压外环两种双环控制方式， 提出了带负载电流前馈补偿的电感电流内环电压外环双环控制方式，重点研究了逆变器电容电流内环电压外环双环控制。依据电流内环所采用调节器的不同，分别讨论了 电流内环采用P调节器、电压外环为PI调节器和电流内环、电压外环均为PI调节器两种双环控制方式。采用极点配置的方法设计控制器参数，在闭环系统配置相同的阻 尼比和自然频率的前提下对两种双环控制方式进行仿真比较。仿真结果表明电流内环和电压外环均采用PI调节器的逆变器双环控制方式能够达到较好的动、静态特性， 特别是其非线性负载带载能力较强；电流内环采用P调节器、电压外环为PI调节器的逆变器双环控制方式稳态性能较好，但其抗非线性负载扰动能力不及电流内环和电压外环均采用PI调节器的双环控制方式，理论分析和仿真结果表明增大双环控制系 统的期望自然频率可以改善系统的抗非线性负载扰动能力。 基于理论分析和计算，在一台样机上进行电容电流内环电压外环的双环模拟控制 实验，实验结果与理论分析相符。 关键词：PWM逆变器双环控制极点配置模拟控制