逆变器双闭环控制的限幅问题

电压型逆变器的重复控制与准比例谐振的双闭环控制研究张坤;罗文广
【期刊名称】《广西科技大学学报》
【年(卷),期】2022(33)3
【摘要】由于逆变器的传统单闭环控制动态性能和抗干扰能力差,以单相电压型全桥逆变器为研究对象,采用双闭环控制策略进行研究,即内环电流采用比例积分(proportional integral,PI)控制,外环电压在引入重复控制的同时加入准比例谐振控制算法。

通过单相电压型全桥逆变电路在空载情况下的系统频率特性,对其幅频特性和相频特性进行了补偿,对特定频率的指令信号实现无静差跟踪,解决了单相逆变器输出电压在重复控制下第一个周期内存在周期延迟的问题,电压总谐波含量从0.06%降至0.04%,提升了系统的动态性能和抗干扰能力。

Matlab仿真结果表明,相比于传统的单外环重复控制(repetitive control,RC)+准比例谐振(quasi-proportional resonance,QPR)控制,双闭环控制(外环RC+QPR、内环PI)对系统总谐波畸变(total harmonicdistortion,THD)率的降低效果更佳。

【总页数】7页(P22-28)
【作者】张坤;罗文广
【作者单位】广西科技大学电气电子与计算机科学学院;广西汽车零部件与整车技术重点实验室(广西科技大学)
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.基于准比例谐振积分与重复控制的光伏并网逆变器研究
2.三相LCL光伏并网逆变器的准比例谐振重复控制研究
3.双环准比例谐振控制逆变器的分析与仿真
4.基于重复控制与电压双闭环控制的逆变器设计
5.基于改进重复控制与准比例谐振的电压型逆变器研究
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三相PWM逆变器新型双闭环控制策略研究作者：索亚楠张武罗心宇喻景康来源：《科技视界》2015年第07期【摘要】随着逆变器在众多领域越来越重要，而传统的电压电流双闭环控制波形质量和响应速度不高，因此本文对传统方法进行改进，提出了一种新型控制方法，即不需要电感L准确值的电流解耦控制和采用模糊算法设计电压环来实现对输出电压控的稳定控制。

并用MATLAB SIMLIMNK进行仿真建模，实验结果表明此控制策略电压输出波形比较稳定。

【关键词】PWM逆变;无电感;电压模糊控制Resarch on New Double Closed-Loop Controlling Strategy Based on Three-Phase PWM Inverter SUO Ya-nan ZHANG Wu LUO Xin-yu YU Jing-kang【Abstract】With inverter is more and more important in many areas， the traditional voltage current double closed loop control waveform quality and speed of response is not high， so to improve the traditional method， this paper proposes a new control method， which does not need the inductance L accurate value of current decoupling control and fuzzy algorithm design voltage loop to achieve the stability control of the output voltage control. With MATLAB SIMLIMNK simulation modeling， experiment results show that the control strategy of voltage output waveform is stable.【Key words】PWM inverter; Without inductance; Fuzzy of voltage controll0 引言鉴于逆变器在光伏发电等新能源领域的重要性，逆变器输出稳定的电压电流波形称为人们研究的重点。

逆变器电压电流双闭环控制系统设计余裕璞;顾煜炯;和学豪【摘要】逆变器在可再生能源发电中作为连接能量输入与输出负载的装置,发挥着重要作用,采用合适的控制系统可以得到满足后端电能质量需求的电能.针对电压单环控制调整滞后的缺点,补充中间电流反馈环节以提高控制系统的工作频率.比较了电感电流内环与电容电流内环反馈系统的区别,选取负载抗扰动性能更强的电容电流反馈系统,该控制方案对一般及整流性负载的干扰同时具有较强的平抑能力.针对输出电压及电感电流在数学模型上的交叉耦合作用,通过耦合信号前馈削弱其对控制系统的影响.提出一种基于“模最佳”的整定方法,对调节器的参数进行设计,最终利用仿真验证了所提设计方案的有效性.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2019(035)003【总页数】7页(P1-7)【关键词】逆变器;双闭环控制;前馈解耦;模最佳【作者】余裕璞;顾煜炯;和学豪【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TM7120 引言可再生能源在能源安全、能源总量、能源可靠性、环境无污染等方面均优于传统化石能源[1～3]。

微电网技术是利用可再生能源的主要方式之一[4～6]，“就地采集、就地使用”减少了中间环节的损耗，提高能量利用率。

逆变器是微电网中用于电能转换的主要装置[7]，保证微网运行可靠性。

逆变器的控制方案不局限于一种[8,9]，主要根据其运行目标确定。

在离网运行方式下其运行目标是维持母线电压和频率的恒定，保证负荷的电能质量需求,并网模式下运行一般要求输出给定的有功和无功[10]。

逆变器控制早期采用输出电压瞬时值反馈的单环控制，可以在一定程度上抑制负载的扰动，调节输出电压的波形，但是负载发生较大变化时输出电压畸变严重，其动态响应慢导致电压畸变调整时间长，不利于负载的正常工作。

LCL并网逆变器的电流双闭环控制刘文军;周龙;陈剑;唐西胜;宋毅;何禹清【摘要】采用LCL滤波器作为电压型并网逆变器与电网的接口,建立LCL滤波器的数学模型,提出一种基于电网侧电流外环、逆变器侧电流内环的LCL并网逆变器控制方法.该控制方法既能有效保护功率开关,又能保证系统稳定及并网电流的单位功率因数.针对该电流双闭环控制方法,给出一种基于赫尔维茨稳定判据及李纳德-戚帕特稳定判据的内外环控制器参数设计方案.进行了LCL并网逆变器并网运行仿真与实验.仿真和实验结果验证了所提LCL并网逆变器控制方法的正确性和可行性.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2016(044)017【总页数】6页(P52-57)【关键词】并网控制;并网逆变器;双闭环控制;LCL滤波器;功率因数【作者】刘文军;周龙;陈剑;唐西胜;宋毅;何禹清【作者单位】国网湖南省电力公司经济技术研究院,湖南长沙410004;中国科学院电工研究所,北京100190;国网湖南省电力公司经济技术研究院,湖南长沙410004;中国科学院电工研究所,北京100190;国网北京经济技术研究院,北京102209;国网湖南省电力公司经济技术研究院,湖南长沙410004【正文语种】中文随着人们对能源问题与环境问题的日益重视，风力发电、光伏发电等可再生能源得到了广泛应用。

并网逆变器作为可再生能源发电系统与电网连接的核心接口装置，直接影响到整个发电系统的并网性能，近年来已得到了国内外研究学者的广泛关注[1-4]。

为抑制可再生能源发电系统注入电网电流的谐波, 传统并网逆变器在接入电网之前串入L滤波器。

与L滤波器相比，LCL滤波器由于可用较小的总电感量实现较理想的谐波抑制效果，成本优势明显，已在电压型并网逆变器中成为首选[5-8]。

但LCL滤波器是一个三阶系统,对系统的控制策略提出了更高的要求。

文献[9-10]指出如果直接采用典型的电网侧电流直接闭环的控制策略，系统不稳定，且不利于功率开关的保护。

基于逆变电源双闭环控制系统的探讨作者：丁星来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第02期【摘要】现在无线通信技术被广泛应用在各个行业中，同时电能在其中具有无可替代的作用。

为了使电能可以最大化的利用，电力能源要进行能源交换，这个过程是通过电力电子技术完成的，逆变电源电压输出波形主要有三个方面，分别是稳态精度高、动态性能好以及负载适应性强，逆变电源为了满足这个需求设置了双闭环回路。

逆变电源双闭环系统有很多优点，比如节约能源、减少成本、提高工作质量等。

【关键词】电力电子；逆变电源；双闭环回路控制一、逆变电源控制方法介绍在现代的社会中，人们追寻在保证质量的同时追求速度，电能在各个行业中都起到了一定的影响，尤其是在石油化工生产中。

为了最大化的利用电能，电子能源需要进行能量交换，这个过程是通过电力电子技术完成的。

然后被广泛应用于各个行业，这样可以有效节约能源、减少成本、降低环境污染等。

在1964年，有学者曾提出脉宽调制变频的思想，它主要是将电网恒压恒频交流电变为可变电流，原理是在PWM逆变器上加入电压源，这个电压源是由不可控整流器整流经电流滤波形成的，在回路中安装控制逆变器开关组件来控制通断，最后逆变器将直流电逆变成幅值频率可变的交流电。

脉宽调制方式是决定开关组件通断时刻和顺序，改变脉宽可调节逆变器输出基波的幅值，改变可调节的频率。

我们对电压瞬时值单环反馈控制、电流滞环控制、电压双环反馈控制三种逆变器控制方法作出了分析和探究。

1.电压瞬时值单环反馈控制主要是为了解决电压平均值反馈中存在的问题，换种方式就是采用电压平均值反馈系统，该系统的动态反应速度比较慢，负载适应性也比较差。

在系统中采用了电压瞬时值反馈控制策略，这是为了实现输出电压的波形控制。

采样变压器会减低逆变器输出的电压值，让系统的电压始终保持在平均值上下。

输出电压和给定电压之间会存在或大或小的误差，产生的误差会经过PI电压调节器，输出信号与正弦信号通过相关的计算来调整信号的幅值，所得的结果被作为某些数据的基准，比如瞬时值反馈。

PWM型光伏并网逆变器的双闭环控制系统设计及仿真研究刘建;冉玘泉【摘要】设计了单相光伏并网系统中PWM型并网逆变器的双闭环控制系统,内环采用固定开关频率直接电流控制,并用典型Ⅰ型系统进行设计.同时,为了使电压型逆变器稳定运行,必须对直流电压进行闭环控制来稳定直流电压.用Matlab/Simulink 中的Power Systems Block建立PWM逆变器双闭环控制系统仿真模型,仿真结果表明,电流有较好的跟随性,直流侧电压有较好的稳定性,该控制系统其能够实现单位功率因素并网,减少谐波分量,提高电能质量.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2015(053)005【总页数】5页(P63-66,69)【关键词】光伏并网系统;PWM型逆变器;双闭环控制【作者】刘建;冉玘泉【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM921随着工业进程的加快，能源消耗越来越大，常规能源供给的有限性和环保压力的增大，促使人类去开发和利用新能源，太阳能具有很多常规能源所不具有的优点，被认为是21世纪最重要的新能源，因而光伏发电被认是综合缓解能源问题和环境问题的一种重要技术途径[1-2]。

逆变器作为光伏发电系统的核心，为了实现高效利用太阳能，对光伏并网发电系统中逆变器的控制方法进行研究具有实用价值。

逆变器并网发电的主要控制问题是使逆变器输出与电网电压同频、同相的正弦波电流，并能跟随并网容量给定值，而且要求电流畸变满足相关要求，控制谐波对电网的不利影响。

目前研究比较成熟的控制方法有滞环控制技术、三角波控制技术，无差拍控制技术等。

滞环控制方法硬件电路十分简单，属于实时控制方式，电流响应很快，不需要载波，输出电压中不含有特定频率的谐波分量[3]。

三角波控制方式输出含有与载波频率相同的高次谐波，且电流响应比瞬时值比较方式慢[4-5]。

无差拍控制[6]可以在有限拍的时间内跟踪到给定的状态变量，具有非常快速的动态响应能力。

LCL并网逆变器双闭环控制策略及其参数设计梁毅;谢运祥;关远鹏【摘要】LCL滤波器广泛应用于并网逆变器中,但弱电网下电网阻抗的波动和数字控制器的延时均可能使逆变器失稳,逆变器侧电流较大的高频谐波也会影响逆变器的使用寿命.本文基于双电流闭环控制的逆变器提出一种完备的参数设计方案.首先建立系统在数字控制下的精确模型,根据劳斯判据确定控制参数的取值范围,然后对有源阻尼特性进行分析从而确定反馈系数K的最佳取值.最后采用系统简化模型计算具体的控制参数,在保证精度的同时降低了计算过程的复杂性.实验结果表明所设计的控制器使并网逆变器具有更好的动态和稳态特性.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】9页(P30-38)【关键词】LCL并网逆变器;逆变器侧电流反馈;控制延时;有源阻尼;控制参数【作者】梁毅;谢运祥;关远鹏【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TM461 引言在世界能源枯竭的背景下，大量的太阳能、风能等可再生能源的应用成为一种必然的趋势。

并网逆变器是可再生能源发电系统与电网之间的能量传递装置[1-4]。

为降低入网电流的总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion，THD)，通常选择在逆变器与电网间加入LCL滤波器。

但LCL滤波器是一个三阶系统，其频率响应在谐振频率处存在谐振尖峰，会使系统发生震荡，增大了逆变器的控制难度，并引入网侧电压谐波干扰，降低了系统的稳定性。

如何阻尼LCL滤波器的谐振尖峰成为并网逆变器的研究热点之一。

无源阻尼结构简单，只需要在滤波电感或电容支路中串联或并联合适的电阻即可实现对谐振的抑制[5]。

但由于加入电路的电阻造成大量的能量损耗，故该方法逐渐被有源阻尼的方法取代[6]。

有源阻尼的实现方法主要有状态变量反馈法、状态观测器法和陷波器法三种。

电压不对称故障下光伏逆变器低电压穿越技术王京保;曾国宏;荆龙【摘要】在电网电压对称情况下,光伏并网逆变器在传统的双闭环控制方式下拥有良好的动态和稳态性能.在电网电压不对称情况下,不对称电压和不对称电流中存在负序分量,严重影响光伏并网逆变器输入电压及输出电流品质.根据同步旋转坐标变换和对称分量法,在瞬时功率分析的基础上,采用抑制交流侧负序电流的控制方案.考虑逆变器电流安全限值等问题,实现电网电压不对称故障下光伏并网逆变器的低电压穿越运行.在Matlab/Simulink中建立了光伏并网发电系统仿真模型,得到电网电压不对称故障下的仿真结果,验证了控制策略的有效性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2013(043)012【总页数】4页(P24-27)【关键词】光伏并网逆变器;不对称故障;正序、负序电流;瞬时功率分析;低电压穿越【作者】王京保;曾国宏;荆龙【作者单位】北京交通大学电气工程学院,北京 100044;北京交通大学电气工程学院,北京 100044;北京交通大学电气工程学院,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】TM4641 引言随着光伏发电在电力能源中所占比重增加，其对电网的影响日趋显著。

提高光伏系统性能，特别是对电网故障响应能力，成为光伏发电技术发展的迫切需要。

为了适应新的电网导则对光伏发电系统低电压穿越（LVRT）能力的要求，国内外学者已经开始关注光伏发电系统的LVRT控制［1］。

在光伏并网发电系统控制策略研究过程中，一般假设三相电网电压是对称的，但这一假设条件并不总成立［2］。

在电网电压不对称情况下，以三相电网电压对称为约束条件设计的光伏并网发电系统就会呈现不正常运行状态。

一方面将在网侧产生大量谐波，污染电网，降低电能质量［2-3］；另一方面光伏阵列发出功率与并网功率不平衡，导致逆变器直流侧电压上升，输出电流增大，可能导致逆变器过流保护而停机脱网。

本文针对电网电压不对称的情况，分析了逆变器的运行特性。

光伏并网逆变器M及双闭环控制技术研究一、概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发和利用受到了广泛关注。

光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，已经成为全球能源转型的重要方向。

光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其性能直接关系到整个系统的发电效率和电能质量。

对光伏并网逆变器及其控制技术的研究具有重要的现实意义和应用价值。

光伏并网逆变器的主要功能是将光伏电池板产生的直流电能转换为交流电能，并将其并入电网中供用户使用。

在这一过程中，逆变器需要实现最大功率点跟踪（MPPT），以最大化光伏电池板的发电效率同时，还需要保证并网电流的波形质量，减少对电网的污染。

为了实现这些功能，光伏并网逆变器通常采用双闭环控制技术，即外环控制负责调整逆变器的输出功率，内环控制则负责调节并网电流的质量。

目前，光伏并网逆变器的控制技术已经得到了广泛的研究和应用。

随着光伏发电系统规模的扩大和电网对电能质量要求的提高，传统的控制技术已经难以满足实际需求。

研究新型的光伏并网逆变器及其控制技术，提高系统的发电效率和电能质量，是当前光伏领域的重要研究方向。

本文将对光伏并网逆变器及其双闭环控制技术进行深入研究和分析。

介绍光伏并网逆变器的基本原理和结构详细阐述双闭环控制技术的基本原理和实现方法分析现有控制技术存在的问题和不足提出一种新型的光伏并网逆变器及其控制技术，并通过仿真和实验验证其有效性和优越性。

本文的研究成果将为光伏发电系统的优化设计和高效运行提供理论支持和技术指导。

1.1 研究背景与意义随着全球能源结构的转型和可持续发展理念的深入人心，光伏产业作为清洁能源的重要组成部分，正日益受到各国政府和科技界的关注。

光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其性能直接关系到电能转换效率、系统稳定性及电网接入质量。

研究和优化光伏并网逆变器的控制技术，对于提高光伏发电系统的整体性能、推动光伏产业的健康发展以及实现能源的绿色转型具有重要意义。

根据文献[1-2]介绍，近几年，离网的自用光伏发电装置开始普及，与蓄电池等储能装置结合则可具有很高的经济价值，在许多农村地区开始使用。

为了使电力电子装置能在光伏发电装置中得到更好应用，即更好地适应光伏直流发电电压变化范围较大的特点[3]，本文设计一种宽电压输入逆变电源。

为了能更安全实现装置实验，本文用15V/45W 低电压小功率输出、宽电压输入逆变电源设计样机。

该电源样机主要由宽电压输入（10V 到32V ）DC-DC 变换器和逆变器等组成，采用基于LT8705为控制核心设计DC-DC 变换器，基于STM32单片机为控制核心采用数字化SPWM 调制，并通过电压电流双闭环控制设计逆变器。

1DC-DC 变换器设计常见的基本DC-DC 变换器有Buck 电路、Zeta 电路等六种，能够实现升压或降压的功能，但是使用这些分立元件构成的电路不仅可靠性低且需要一路单独的控制器进行PWM 控制，硬件成本比较高。

另外，输入电压在达到与输出电压22V 一致时存在过渡区间，使得软件实现比较复杂。

所以，采用内部集成了Buck-Boost 电路的LT8705芯片作为解决方案，它的各项参数和典型应用电路如表1以及图1所示，同时，内置了双闭环反馈控制使得输出稳定性大大提高，也免去了电路设计和编程的麻烦。

表1LT8705参数根据文献[4]，使用时需要计算采样电阻和滤波电感，采用电阻依据式（1）和（2）计算。

（1）（2）采样电阻阻值要小于上述两式计算所得的值，考虑到电气元件的选择要留有裕量，本次设计中采样电阻阻值为7m 赘。

滤波电感依据式（3）计算。

直流电压输入范围 2.8V-80V直流电压输出范围 1.3V-80V同步整流效率 98%芯片内固定频率 100kH z-400kHz15V-45W 宽电压输入逆变电源研制谢俊伟俞先锋(浙江水利水电学院电气工程学院，浙江杭州310018)摘要：文中设计了一种15V/45W 的宽电压输入逆变电源，该逆变电源由集成Buck-Boost DC-DC 变换器和逆变器组成。

逆变器输出电压闭环控制这个问题看似简单，但似乎很少能搞明⽩本质的。

通常谈到电压闭环⾸先想到的是电压瞬时值外环控制+电抗器电流内环控制。

由于双环控制是经典的控制算法，所以⼤家都认为这种⽅案是最优的。

其实不然，双环控制要有⼀个基本概念，就是外环PI输出的值是不是内环真正需要的参考值。

⽐如电压外环PI⽣成的参考值就是电感电流真正需要跟踪的值吗？我们⾸先要搞明⽩这个基本概念，当你搞明⽩之后就发现，这种双环控制根本不适合电压闭环控制。

原因很简单，电压给定值减去反馈值后会是⼀个滞后给定值90度的正弦波，除⾮负载特性就是这样，否则这种闭环就失去了意义。

这时就明⽩了为啥有些⼈提出电流内环使⽤滤波⽀路电容电流，就是因为这个电流正好与电抗电流存在90度偏差关系，所以带阻性负载电流内环使⽤滤波⽀路电流是合理的，但是滤波⽀路电流纹波太⼤，存在测量误差过⼤的问题。

所以最常⽤的⽅法就是电压单环控制，不加电流内环，但通过上述分析可知，由于电流特性是由负载决定的，并且逆变器有滤波电抗，这就导致逆变器输出电压特性不⼀致，⽐如输出电流中含有⾼次谐波，这时基本上控不住的。

对电压闭环研究⽐较深⼊的发现使⽤PID控制可以实现较好的控制，这个让很多⼈理解不了，其实理解了电压闭环的本质也就没什么了，因为PID中I是积分，D是微分，这样就可以调节控制输出的⾓度，以达到适应不同负荷的要求，因此⾃适应的PID控制确实能实现多种负荷的要求。

但是对于⾮线性负荷，这种⽅法还是不⾏，尤其基于容性的⾮线性负荷存在两个问题：1）⾼次谐波电流在滤波电抗两端产⽣较⼤电压差2）容性⾮线性负荷在半个周波之内存在两个⼯作状态，即⼆极管不导通和导通两个状态，并且这两个状态在⼤功率负荷情况下相差太⼤，⼀般⽅法根本控不住。

通过上述分析可知，我们现在研究逆变器控制总是习惯性的去使⽤各种经典控制算法，却不愿意静下⼼来分析其本质问题，所以总会把⾃⼰绕进去。

第三章习题与答案1．双闭环调速系统在突加给定的起动过程中，转速调节器为什么能迅速达到限幅值，其限幅值是如何整定的？电流调节器是否应达到限幅值，其限幅值是如何整定的？双闭环调速系统在突加给定时，由于电机的机械惯性，转速为零，使转速反馈电压fn U 为零，这时加在转速调节器输入端的偏差电压n U ∆很大，而转速调节器的积分时间常数较小，所以转速调节器的输出能迅速达到限幅值，其限幅值按所要限制的最大电流值来整定，dm gi I U β=。

电流调节器不应达到限幅值，否则将失去调节作用，其限幅值应大于最大的输出控制电压，s fz gdm e K km K R I n C U U +=>。

2．双闭环调速系统对电网及负载扰动，其调节过程的特点是什么？对电网电压的扰动无需等到电机转速发生变化，只要电枢回路电流发生变化时，由电流调节器调节即可，有效减小电机转速的变化。

负载扰动要电机的转速发生变化后，由转速调节器来调节。

3－1开环系统额定静态速降是由什么因素决定的？ 开环系统的静态速降为e d C RI n =∆其中e C 为电机所固有的常数，因此开环系统额定静态速降主要由电机的额定电流、电枢回路总电阻决定。

3．转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是什么？转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是闭环系统的自动调节作用。

在开环系统中，当负载电流增大时，电枢电流Id 在电阻R 上的压降也增大，转速就要降下来。

现在引入了转速负反馈，转速稍有降落，反馈电压Un 就感觉出来了。

因给定电压Un*不变。

因此加到触发器上的控制电压Uc=Kp(Un*-Un)便会自动增加了，它可使晶闸管整流电压Ud0增加，电动机转速便相应回升。

由于电枢电压的增量ΔUd0，补偿ΔIdR 压降，就使转速基本维持不变。

4．有一V －M 调速系统，已知电动机的电势系数Ce ＝1.27(v/rpm)，IN ＝15A ，nN ＝150转／分，电枢回路总电阻R ＝3Ω，晶闸管整流装置的放大倍数Ks ＝30，要求调速范围D ＝20，S ＝10％，（1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。

三相两电平并网逆变器双闭环控制策略研究作者：王自立鲁旭来源：《机电信息》2020年第18期摘要：并網逆变器作为新能源发电系统的核心装置，是新能源转换为电能的关键所在。

针对三相两电平并网逆变器，首先建立了其数学模型，然后采用了基于电流内环、电压外环的双闭环控制策略，最后在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型，仿真结果证明了控制策略的正确性与有效性。

关键词：三相两电平并网逆变器;数学模型;双闭环;控制策略0 引言伴随着化石能源的枯竭，如今各国都在寻求发展风能、太阳能、水能等可再生能源，以应对能源危机，因此如何将可再生能源转换为电能，并高质量馈送到电网成为了问题研究的关键[1]。

并网逆变器作为新能源发电系统的核心装置，其控制策略的优劣关系到并网成功与否。

本文在建立三相两电平并网逆变器数学模型的基础上，提出了电压、电流双闭环控制策略，并基于Simulink搭建了仿真模型，对文章所提控制策略进行了验证。

1 数学模型分析图1为基于单L滤波器的三相两电平并网逆变器拓扑结构图。

根据图1，并假设电网严格对称，根据基尔霍夫电压定律（KVL），可列出在三相abc静止坐标系下三相两电平并网逆变器输出电压关系为：将公式（1）转换到两相旋转dq坐标系下，则有公式（2）成立：公式（2）即为dq坐标系下的逆变器数学模型。

采用基于电网电压定向的矢量控制策略，此时ed与电网电压幅值相等，eq为0。

根据瞬时功率理论，若经并网逆变器传输的有功功率为P、无功功率为Q，则有公式（3）成立：通过公式（3）可知，通过控制直轴、交轴电流id、iq，便可实现对并网逆变器有功与无功的控制。

2 并网逆变器控制策略2.1 电流内环控制策略由公式（2）可知，在dq旋转坐标系下，逆变器交直轴输出电压之间相互耦合，无法实现ud、uq的独立控制，因此需要进行解耦[2]。

本文引入了PI控制器，通过在系统的输入之前增加前馈项，用前馈项抵消系统中的耦合，实现系统变量的独立控制。