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基于SIMULINK的并网逆变器的仿真研究分析

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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 容量（KVA） 电压差（V，%） 相位差（Φ，°） 频率差（f，Hz） 0-500 10 20 0.3 500-1500 5 15 0.2 1500-10000 3 10 0.1 表1-2 电压谐波技术指标 N谐波 N＞11 11≤N＜17 17≤N＜23 23≤N＜35 35≤N 总谐波（THD） % 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5.0 1.3 本文研究的内容 本文主要研究并网逆变器的设计方法及其控制策略的实现方法。为获得与电网同频同相等幅、单位功率因数、低畸变率的并网电压电流，本文通过SPWM双闭环控制。本文的主要研究工作归纳如下： （1）分别建立新能源发电并网系统的数学模型，并在Simulink上进行仿真验证。 （2）探讨控制策略，详细地研究双闭环控制的设计方法。 （3）计算、设置逆变器主电路及控制电路各器件的参数值，在Simulink上进行仿真调试，使得仿真结果符合设计的指标，分析仿真结果。 第二章 并网逆变器的建模与仿真 2.1 逆变器的拓扑结构简介与比较 新能源发电输出的既有交流电也有直流电，如风能，发电机输出的是交流电，通常要先进行整流，再通过逆变器并网；而太阳能，发电输出的是直流电，则可直接逆变并网。逆变器常见的拓扑结构有双PWM逆变型、不可控整流+SPWM逆变型、不可控整流+Z源逆变拓扑结构。本文以风力发电并网逆变器为例对并网逆变器的拓扑结构作简要介绍与比较。 2.1.1 双PWM型拓扑结构 双PWM型逆变器电路图如图2-1所示，风电机输出的交流电通过AC-DC-AC变换器并入电网，其中整流环节和逆变环节均使用PWM全控型三相电桥。此种电路有一定优点：通用性较强，机侧和网侧的控制电路、控制算法相似，能灵活控制风电并网，且并网电能质量较好，因此，目前该拓扑结构比较主流。 但该拓扑结构也有其固有缺点：首先，太多的电力电子器件导致系统谐波难以控制；其次，PWM整流器使用全控型三相电桥，增加了系统成本，虽然系统稳定性提高了，但是高昂的成本使得其性价比还不如不可控整流+SPWM逆变拓扑结构。

图2-1 双PWM型拓扑结构 2.2.2 不可控整流+SPWM逆变型拓扑结构 不可控整流+SPWM逆变型拓扑结构如图2-2所示，整流桥的开关器件是二 极管，逆变桥的开关器件是全控型电力电子器件[2]。该拓扑结构的显著优点是成本低，控制简单。当然也有其缺点，即机侧功率因数可能不为1。

图2-2不可控整流+SPWM逆变型拓扑结构 2.2.3 不可控整流+Z源逆变拓扑结构 Z源逆变器电路图如图2-3所示，Z源逆变器的主电路有电流源型和电压源型，负载有感性负载和容性负载，上下桥臂允许直通，这不同于传统电桥[3]。由此可见Z源逆变器控制更加灵活，更能适应风电的随机性，增强系统的稳定性。但是该拓扑结构控制复杂，目前还处于研发阶段，应用较少。

图2-3 不可控整流+Z源逆变拓扑结构 综合上述三种拓扑结构的比较，考虑到性价比，本文采用不可控整流+SPWM逆变型拓扑结构。 2.3 逆变器的建模与解耦分析 2.3.1 三相电压全控型逆变器的工作原理 三相电压全控型逆变器的结构如图2-4所示，直流侧电压用一个直流电压源 代表发电机输出电能整流之后的直流电压水平，用dcU表示。直流侧电容起稳定直流电压和滤波的作用，网侧是无中性线的连接方式，LR组成滤波器。为简化逆变器数学模型的推导，现做以下合理假设[5]： （1）电网电压是稳定的纯正弦波电压，分别设为aE、bE、cE。 （2）电路参数是三相对称的。 （3）交流侧滤波电感L为线性电感，无饱和。 （4）主电路上的开关器件都是理想开关，没有损耗。

图2-4 三相电压全控型逆变器的结构图 任一时刻，三相桥的每对桥臂都只有一个开关导通，一个开关关断。现以a

相为例，说明该逆变器的工作原理：当1V导通，2V关断时，2adcUU；当1V关断，2V导通时，2adcUU。同理可根据3V-6V的导通关断情况得出各个时刻bU、cU的电压值。易知每一相输出电压都有正负电平两个状态，且正负电平出现的

时间各占半个电平周期[10]。通过SPWM对1V-6V六个IGBT进行合理控制就能输出与电网电压、频率、相位、相序相符合的电能，实现安全并网。 2.3.2 逆变器的数学模型 本文的目的是设计风电并网逆变器，为此，首先要给逆变器建立数学模型，并将数学模型转化为便于在Simulink上进行仿真的形式，然后搭建仿真模型，调试好参数，完成仿真。 风电并网逆变器的特点是多维度，强耦合，为了降低控制难度，增加控制的 可靠性，就需要进行解耦。因此，须进行3/2sr和2/2rs坐标变换，在dq坐标系下建立数学模型，实现有功和无功的解耦控制[6]。 基于前述假设，由逆变器的开关工作原理，并利用KCL和KVL，便可建立逆变器的数学模型。通常可采用开关函数或通过占空比描述三相电桥建立逆变器数学模型。鉴于开关函数描述三相电桥比较精确、直观，易于理解，且方便仿真，本文采用开关函数法。 1. abc坐标系下的数学模型 每对桥臂都只有两种状态，同一时刻，一对桥臂上一个开关导通另一个开关则关断，因此，三相全桥逆变器一共有8种开关状态。可对逆变器开关函数nS做如下定义： 10nS上桥臂导通，下桥臂关断（n=a,b,c）上桥臂关断，下桥臂导通 (1)

如表2-1所示，逆变器的8种开关状态下逆变器输出电压与直流侧电压dc

U

的关系，表中aU、bU、cU是逆变器输出的相电压，abU、bcU、caU是线电压。 表2-1 逆变器8种开关状态下交流侧输出电压与直流侧电压的关系

开关状态（aS，bS，cS） 相电压（aU，bU，cU） 线电压（abU，bcU，caU） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3dcU 3dcU 23dcU 0 3dcU 3dc

U

0 0 1 3dcU 23dcU 3dcU 3dcU 3dcU 0 0 1 1 23dcU 3dcU 3dcU 3dcU 0 3dc

U

1 0 0 23dcU 3dcU 3dcU 3dcU 0 3dc

U

1 0 1 3dcU 23dcU 3dcU 3dcU 3dc

U

 0

1 1 0 3dcU 3dcU 23dcU 0 3dcU 3dc

U

1 1 1 0 0 0 0 0 0 由表2-1可以归纳出用aS、bS、cS表示逆变器交流侧输出的相电压与线电压的方程式，即： 2111213112aadcbbccUSUUSUS









(2)

110011101ababcdcbcacUSUUSUS









(3)

由KCL导出逆变器各相回路电压方程： aaaa

bbbb

cccc

diUERiLdtdiUERiLdtdiUERiLdt





(4)

其中， cos()2cos()32cos()3ambmcmEEtEEtEEt



(5)

式中，mE——电网相电压的幅值； —— 电网基波角频率。 化简（3.4）式可得逆变器交流侧三相静止坐标系下的数学模型：

10010010011010010010001001001aaaabbbbccccdidtUiEdiRUiEdtLLLUiEdidt









(6)

观察（6）式可知，abc坐标系下的逆变器模型中各相电路参数之间彼此独立，所以该逆变器是一个线性解耦系统，可通过调节输出电压改变交流侧电流从

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光伏并网逆变器建模和仿真研究概要

光伏并网逆变器建模和仿真研究概要

东南大学硕士学位论文光伏并网逆变器建模和仿真研究姓名：唐金成申请学位级别：硕士专业：电机与电器指导教师：林明耀20080512摘要摘要随着Ｉ：业技术的迅猛发展，能源问题越米越受到人们的重视。

如何开发利用可再生资源以解决当前的能源危机成为一个热Ｉ’Ｊ话题。

人们普遍认为在目前可知的、并且已经得到比较广泛利用的可再生能源中，技术含量最高、最有发展前途的是太刖能。

太刖能利用的主流方向是光伏并网发电。

在光伏并网发电系统中，并网逆变器为核心。

因此，本文主要研究适用于光伏并网发电系统的逆变器。

论文首先描述了光伏电池的工作特性，研究了常见光伏阵列模型。

在此基础上，在ＭＡＴＬＡＢ仿真环境Ｆ，开发了光伏阵列通片ｊ仿真模型，分析了光伏阵列最人功率点的跟踪控制方法，最终采用干扰观测法实现了光伏阵列的最大功率点跟踪。

论文详细分析了Ｄｃ／Ｄｃ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路的工作原理和ｒ作特性。

光伏并网发电系统中主电路参数的选择对于系统能否正常工作、系统输出电流波形质量的好坏有着重要的作用。

使＿｝｝ｊ舭ＴＬＡＢ中的ＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＢＬＯＣＫＳＥＴＳ工具软件建立了ＤＣ／ＤＣ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路的动态模型．并进行了在开环和闭环谢种情况卜的仿真。

由ＤＣ／Ｄｃ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路两个部分通过ＤＣＩｉｎｋ连接组成光伏并网逆变器。

通过对ＤＣ／ＤＣ变换电路的占空比调制实现了光伏阵列输出电压的控制，使光伏阵列运行在最大功率点。

通过对ＤＣ／ＡＣ逆变电路的舣环控制，以取得与电网电压同步的正弦电流输出和直流母线侧电压的稳定，其中电流内环采用滞环电流跟踪控制，电压外环采用ＰＩ控制。

最后，实验说明了仿真结果的止确性。

论文在给出孤岛效应危害的基础上，分析了目前常用的被动式、主动式孤岛检测方法，并采用并网电流幅值扰动法实现反孤岛效应。

【关键词】：建模，仿真，光伏并网，是大功率点跟踪，电流滞环控制，反孤岛效应ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｅｏｐｌｅｐａｙｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｎｅｒｇｙ．Ｉｔｂｅｃｏｍｅｓａｈｏｔｔｏｐｉｃｔｈａｔｈｏｗｔｏｅｘｐｌｏｉｔａｎｄｕｓｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｔｏｒｅｓｏｌｖｅｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓｒｅｃｅｎｔｌｙ．Ｏｎｇｅｎｅｒａｌｖｉｅｗ，ａｍｏｎｇｔｈｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｗｈｉｃｈｐｅｏｐｌｅｈａｖｅｋｎｏｗｎａｎｄｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ，ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｈａｓｔｈｅｍｏｓｔｔｅｅｈｎｉｃａｌｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｗｏｕｌｄｄｅｖｅｌｏｐｂｅｓｔｉｎｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｐｈａｓｅｏｆｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｉｓｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ＰＶ）ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ，Ｔｈｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｔｈｅｋｅｙｆｏｒｔｈｅＰＶｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒｔｈｅＰＶｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｔｈｅｓｉｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＶｃｅｌｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅＰＶａｒｒａｙｍｏｄｅｌｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙ，ａｖｅｒｓａｔｉｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅＩｆｏｒＰＶａｒｔａｙｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｎｄｅｒＭＡＴＬＡＢｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆＰＶａｒｒａｙｉｓｇｉｖｅｎ，ａｎｄｔｈｅｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ（Ｐ＆ｏ）ａｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅＭＰＰＴｏｆＰＶａｒｒａｙｆｉｎａｌｌｙ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｓｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．ＴｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｉｎｔｈｅＰＶｇｒｉｄ．ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｃｏｎｃｅｍｄｉｒｅｃｔｌｙｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｏｐｅｒａｔｅｐｒｏｐｅｒｌｙ，ａｎｄｗｉｌｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｑｕａｉｌｔｙｏｆｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔ．ＴｗｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｓｉｎｇＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＢＬＯＣＫＳＥＴＳｔｏｏｌｏｆｔｈｅＭＡＴＬＡＢ．Ｓｏｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｏｐｅｎｌｏｏｐａｎｄｃｌｏｓｅｌｏｏｐｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｇｉｖｅｎｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅＰＶｇｄｄ．ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｊｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄａＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｔｈｅｔｗｏｐａｒｔｓａｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｂｙａＤＣｌｉｎｋ．ＢｙｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅＰＶａｒｒａｙｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ｓｏＰＶａｒｒａｙｃａｌｆ］ｏｐｅｒａｔｅｏｎｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ．ＤＣ／ＡＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｄｏｐｔｓｄｏｕｂｌｅｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ，ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｗａｖｅｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｉｓｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｗｉｔｈｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅａｎｄＤＣｂｕｓｖｏｌｔａｇｅｃａｎｌｅｖｅｌｏｆｆ．Ｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｌｏｏｐａｄｏｐｔｓｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ—ｂａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌａｎｄＰＩｃｏｎ订ｏｌｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｅｉｓｌａｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｈｏｕｌｄｂｅｐｒｅｖｅｎｔｅｄｉｎＰＶｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅａｃｔｉｖｅａｎｄｐａｓｓｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｉｎｖｅｓ．＿ｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓＫｅｙｗｏｒｄ：ＭｏｄｕｌｉｎｇｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ＰＶｇａｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ，Ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌ，Ａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｌＩ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

单相逆变器电路设计与仿真multisim

单相逆变器电路设计与仿真multisim

单相逆变器电路设计与仿真multisim【原创实用版】目录1.单相逆变器电路设计2.单相逆变器的建模与仿真3.控制思路与电路拓扑4.负载使用单相桥式整流5.电流内环与电压外环控制6.MATLAB 中的单相全桥逆变器电路建模与仿真7.利用仿真减少逆变器电路设计工时8.单相 LCL 并网逆变器 simulink 仿真9.逆变电路设计过程及仿真实例10.DC/AC：单相方波全桥逆变电路设计原理及实验仿真正文一、单相逆变器电路设计单相逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的电路，其主要应用在太阳能发电、风力发电以及电力电子设备中。

在设计过程中，需要考虑电路的拓扑结构、控制策略以及负载特性等因素。

二、单相逆变器的建模与仿真建模是对电路的数学描述，仿真是利用计算机模拟电路的工作过程。

对于单相逆变器，可以使用 MATLAB 或 Multisim 等软件进行建模与仿真，以验证电路的性能指标是否满足设计要求。

三、控制思路与电路拓扑控制部分采用 PI 控制，包含电压外环和电流内环。

电压外环控制输出电压，电流内环控制输出电流。

电路拓扑采用全桥逆变电路，使用 LC 滤波器，负载为单相桥式整流电路。

四、负载使用单相桥式整流在单相逆变器电路中，负载通常使用单相桥式整流电路。

这种整流电路具有结构简单、工作效率高等优点，适合用于电压波形为矩形波的负载。

五、电流内环与电压外环控制电流内环和电压外环是逆变器控制策略的两个重要部分。

电流内环控制电流，电压外环控制电压。

通过这两个环路的联合控制，可以实现逆变器输出电压和电流的高效调节。

六、MATLAB 中的单相全桥逆变器电路建模与仿真在 MATLAB 中，可以通过 Simulink 工具箱搭建单相全桥逆变器电路模型，并进行仿真实验。

仿真结果表明，当同时打开绝缘栅双极型晶体管时，负载两端的电压和电流波形方向相同；当二极管 vd 同时导通时，电压和电流波形方向相反，理论分析与仿真实验结果完全一致。

逆变器双环控制算法仿真研究

逆变器双环控制算法仿真研究

逆变器双环控制算法仿真研究王川川，朱长青，顾闯（军械工程学院河北石家庄050003）摘要：经典PID 控制算法在逆变器中获得广泛应用，但控制效果和精度有待改进和提高，针对此问题，研究了双环控制算法在逆变器控制中的应用，给出了双环控制逆变器的结构，设计了电压环和电流环的控制参数。

在MATLAB/Simulink 软件中构建了双环控制逆变器的仿真模型，通过仿真，验证了控制参数选择的可行性，证明逆变器在采用双环控制算法时具有好的输出性能。

关键词：逆变器；双环控制；MATLAB/Simulink ；仿真中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1674－6236（2011）04-0078-04Research on inverter ’s double loop control algorithm by simulationWANG Chuan -chuan ，ZHU Chang -qing ，GU Chuang（Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003，China ）Abstract:The classical PID control algorithm is extensively used in inverter ，but its control precision should be improved ，Being aimed at this problem ，double loop control algorithm in inverter's control is researched in this paper.The composition of inverter using double loop control algorithm is given ，and the parameters'of voltage and current are designed.Simulation model of inverter by using double loop control algorithm is constructed .By the way of simulation ，the choose of control parameters are tested and verified ，and it's proved that the inverter has good output performances when double loop control algorithm is used.Key words:inverter ；double loop control ；MATLAB/Simulink ；simulation收稿日期：2010-09-30稿件编号：201009115作者简介：王川川（1985—），男，河南濮阳人，博士研究生。

并网逆变器数字化控制算法优化设计

并网逆变器数字化控制算法优化设计

电气传动2022年第52卷第1期摘要：数字控制器存在的固有控制时延会影响并网逆变器入网电流的控制性能，为此提出一种控制算法优化方案，旨在降低控制时延带来的不利影响。

首先分析了控制时延以及零阶保持器对比例-积分（propor⁃tional-integral ，PI ）控制器参数稳定域及系统阶跃响应的影响，在此基础上提出采用超前环节来补偿控制时延带来的相角滞后，分析不同补偿参数下的性能差异并选定了最优补偿参数，经过超前环节补偿后的PI 控制算法能拓宽PI 参数的稳定域以及提升控制系统动态性能。

最后，利用Matlab/Simulink 仿真平台以及并网逆变器样机验证了所提算法的有效性与实用性。

关键词：并网逆变器；控制时延；比例积分控制；超前补偿；稳定域中图分类号：TM464文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd21978Optimization Design of Digital Control Algorithm for Grid Connected InverterTAN Lingqi 1，SUN Xiaomin 2，LI Xinwei 1，HUANG Yangjue 1，ZHAO Wei 1（1.Guangdong Key Laboratory of Electric Power Equipment Reliability （Electric Power ResearchInstitute of Guangdong Power Grid Co.，Ltd.），Guangzhou 510080，Guangdong ，China ；2.Guangdong Power Grid Co.，Ltd.，Guangzhou ，Guangdong 510060，China ）Abstract:The inherent control delay of the digital controller may affect the control performance of the current of grid-connected inverter.For this reason ，a control algorithm optimization scheme was proposed to reduce the adverse effect of control delay.Firstly ，the influences of control delay and zero-order hold on the parameters stability region of proportional -integral （PI ）controller and step response of system were analyzed.On this basis ，a leading link based compensator was proposed to compensate the phase lag caused by control delay ，whilst the performance difference under various compensation parameters was also analyzed.Therefore the optimal compensation parameter was selected and determined.And the PI control algorithm with compensator based on leading link could broaden the stability region of PI parameters and improve the dynamic performance of control system.Finally ，the validity and effectiveness of the proposed algorithm were verified via the Matlab/Simulink simulation platform and a grid-connected inverter prototype.Key words:grid-connected inverter ；control delay ；proportional-integral （PI ）controller ；lead compensation ；region of stability基金项目：中国南方电网有限责任公司科技项目（GDKJXM20180311）作者简介：谭令其（1991—），男，硕士，工程师，Email ：******************并网逆变器数字化控制算法优化设计谭令其1，孙晓敏2，李歆蔚1，黄杨珏1，赵伟1（1.广东省电力装备可靠性企业重点实验室（广东电网有限责任公司电力科学研究院），广东广州510080；2.广东电网有限责任公司，广东广州510060）并网逆变器是新能源发电系统与交流电网的接口，并网电流控制算法直接关系到并网逆变器的性能。