逆变器pi控制

技术分享|三相并网逆变器PQ控制算法控制解析

在储能系统并网应用中，功率调节性能对参与电网管理至关重要。PQ控制算法因其高效性成为主流选择，其核心在于依据电网指令精确调节有功和无功功率输出。该算法首先计算d轴电流和q轴电流的参考值，再通过PI控制实现对功率的精准控制。

实验系统采用研旭的功率模块YXPHM-TP210b、SP2000控制器及YXPVS5K光伏电池阵列模拟器，构建了完整的储能逆变PQ控制系统。Simulink软件用于算法开发，YX-View2000上位机软件实时监控系统运行。

算法模型基于Id和Iq作为电网电流的d轴分量和q轴分量，Ugd和Ugq为电网电压的对应分量。通过公式计算有功和无功功率，当电网电压定向至d轴时，可简化计算过程。依据公式求得dq轴电流参考值，构建Simulink计算模型实现算法逻辑。

将PQ控制模块引入DC-AC模型，替换原直流电压PI控制模块，形成包含PQ有功无功功率控制的逆变系统。实验中，采用直流电源作为储能单元，设定输出电压为600V，电流过流限制15A。通过SP2000控制器运行Simulink模型，上位机View2000监控系统状态，实时显示电压电流波形。

实验结果表明，通过上位机界面设置功率输出，逆变器输出功率可从2000W调整至5000W。功率稳定在5000W时，直流电源输出电流与功率保持同步，验证了PQ控制算法的有效性和精准性。

逆变器的重复控制

内模原理与重复控制

内模原理在控制领域中有着关键作用，其核心是将外部信号的动力学模型内嵌于控制器，实现精确的反馈控制。当控制器的反馈机制与被控信号的动力学模型相结合时，整个系统能够稳定运行。内模原理通过这种方式实现了无静差的信号跟踪，对于阶跃信号，仅需PI控制器即可实现无误差的跟踪，而正弦交流信号则需要采用PR控制器以达到无静差跟踪。

对于周期性重复信号，如带RCD负载时出现的电流扰动，内模原理的延伸即为重复控制。重复控制器专门针对周期性信号进行设计，能够有效消除周期信号带来的影响。其结构包括受控对象、补偿器以及增强系统稳定性的环节，通过特定的传递函数和参数配置实现周期信号的精确消除。

重复控制的实现需要精确的编程，转换为差分方程形式，以便于计算机处理。具体实现时，需要考虑周期信号的采样次数、相位补偿次数等参数，并通过编程语言实现控制器逻辑。

在Matlab环境中，可建立逆变器系统的模型以进行控制仿真。模型采用单相半桥逆变桥拓扑结构，并模拟空载及RCD满载的情况。通过引入重复控制模块，可以显著改善系统的性能。具体表现为输出电压THD的降低，以及电流峰值的减小。仿真结果表明，重复控制对于抑制RCD负载的效果极为出色，THD稳定在4.5%左右。

重复控制的设计涉及幅值补偿系数和相位补偿系数的调整，以确保系统稳定性和性能优化。参数选择不当可能引起系统震荡或效果不佳，因此实际应用时需通过调试确定最优配置。尽管仿真与实际机器表现可能略有差异，但两者基本一致。

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三相四线制逆变器并网电流复合控制策略

本文介绍了一种创新的三相四线制逆变器并网电流复合控制策略，旨在融合PI控制的高速度、PR控制的带宽和精度以及重复控制的全面跟踪特性，以优化并网性能和补偿负载影响。策略通过基波正序电压检测器补偿电流，确保电位基波正序电流三相对称，适应电网电压的畸变和不平衡状态。

在实际应用中，逆变器内环采用PI控制跟踪直流分量，PR控制针对特定频率谐波，而重复控制处理所有谐波，通过双谐振特性减少PR控制器数量。系统结构中，利用PLL提取电网电压相位，正序电压和电流参考值根据需求计算。面对非理想工况，如电压畸变和不平衡，复合控制策略确保逆变器在这些情况下仍能快速、精确地跟踪并网电流指令，降低谐波和不平衡度。

具体来看，复合控制策略的仿真结果表明，即使在负荷变化和电压不理想的情况下，逆变器仍能保持三相电流的对称性和中线电流的极小化，显示了该控制策略的有效性和稳定性。

PLECS 应用示例（77）：三相T型逆变器（Three-Phase T-Type Inverter）

本文展示了一款用于并网应用的三相T型逆变器，采用Wolfspeed SiC MOSFET。图1显示了电路图，演示了如何选择器件、控制器参数和调制方法以影响逆变器的热性能。模型研究了逆变器在不同运行条件下的性能，确保系统安全高效运行。

T型逆变器类似于三电平中点箝位（NPC）逆变器，提供改进的谐波性能，同时减少零件数量和外部开关器件的导通损耗。本示例展示了一个22 kVA额定功率的T型逆变器，将800 V直流母线转换为三相60 Hz、480 V（线路，rms）配电。

模型配置了三种不同开关类型的SiC MOSFET，分别具有不同的额定电压、额定电流和RdsOn值，用于评估其热性能。每个器件都被建模为具有定制掩模配置的子系统，包括MOSFET和体二极管，以及热模型。组件掩模参数包括导通电阻和体二极管正向电压，以确定电流流过路径，影响开关损耗。

控制器采用解耦的同步参考系电流控制器，用于生成dq电压参考，通过独立的PI调节器将逆变器输出电流调节至设定点。PI控制器包括去耦前馈项，使用简单的同步参考帧锁相环（PLL）测量电压参考相位角，然后转换为三相电压参考，馈送到调制器，用户可选择不同的调制方案。

调制器组件实现不同的调制方法，如SPWM、SVPWM、THIPWM、THZSPWM和DPWM，以比较其对半导体损耗的影响。例如，DPWM在单位功率因数下的损耗最低，但当功率因数角接近0.5时，SPWM和SVPWM方法显示出较高的损耗。

通过操纵控制器设置、调制方案、开关频率、死区时间、控制器增益以及分析设备类型、并联设备数量和外部冷却或散热器的影响，可以试验控制器设置并分析系统级电气规格。参数扫描是确定设计决策如何在一系列操作条件下影响转换器性能的有效方法。

该模型突出显示了PLECS的热建模能力，并可以作为研究控制器设计对其他拓扑结构效率影响的例子。

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。

并网逆变器控制策略主要有几种?各自的特点是什么?

1. 本文研究了并网逆变器在电压源型发电机（VSG）和功率因数（PQ）控制模式间的平滑切换方法。

2. 分析了逆变器在不同控制模式下的工作特点，指出PQ控制缺乏对电网频率的支撑作用，而VSG控制能增加系统频率惯性。

3. 提出了在并网条件下实现VSG与PQ控制平滑切换的策略，通过电路模拟器模型整合两种控制方式的输出变量。

4. 控制切换前后电流环指令值和调制波相位，确保两种控制方式的无缝过渡，避免相位突变造成的影响。

5. 在从VSG到PQ控制切换时，利用实际输出功率作为参考值，保持幅度一致性，并通过PI控制器积分值实现平滑切换。

6. 从PQ到VSG切换时，保证电流指令值与调制相位的同步过渡，通过计算得到切换时的VSG控制电动势，确保稳定运行。

7. 综上所述，本研究提出的方法有效减少了控制切换对电能质量的影响，提升了并网逆变器的稳定性和效率。

8. 此研究成果为逆变器控制策略的优化提供了理论依据和实践指导。

PI控制器是什么意思？

PI控制的意思是指根据给定值与实际输出值构成的控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。

PI控制器各校正环节的作用如下：

1．比例环节。即时成比例的反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。通常随着值的加大，闭环系统的超调量加大。

2．积分环节。主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分常数，积分常数越大，积分作用越弱，反之越强。

扩展资料：

PI内部是没有物理量转换过程的，它仅仅是一个“有差就调”的原理，这也是为什么需要反馈的原因。

PI只是在不停的调制它的输出，它只需要给出一个比例值就行，并不需要给出真实的我们到底需要多大的电压，真实的电压到底等于多少是由逆变器上加的母线电压Udc和PI给的比例值经过ipark，svpwm运算后给出的两个基准电压和零矢量电压作用的时间来决定。

参考资料：

并网逆变器的VSG/PQ控制及其平滑切换方法

本文探讨并网逆变器的电压源型发电机（VSG）与功率因数控制（PQ）的平滑切换方法，针对逆变器在不同工作模式下的灵活控制需求。对于并网运行的逆变器，PQ控制因缺乏频率惯性和阻尼而难以为电网提供频率支撑，而VSG控制能增加系统频率惯性。在切换模式时，需确保切换过程对电能质量的影响最小。此外，PQ控制逆变器在离网运行时需转换至VSG控制以避免VSG过载。

为解决上述问题，提出了VSG和PQ控制在并网条件下平滑切换的策略。VSG控制通过电路模拟器模型实现输出变量电流环指令值与PQ控制方式的统一。通过控制切换前后的电流环指令值和调制波相位，实现两种控制方式的平滑过渡。在具体切换过程中，针对幅度、频率和相位的同步控制，通过反推求解PI控制器的积分初值，确保切换瞬间调制波的连续性，避免相位突变引起的影响。

在VSG到PQ的切换中，采用采样切换前VSG实际输出功率作为PQ控制的目标功率参考值，保证幅度一致性；通过反推求解PI控制器的积分值，确保切换瞬间电流指令值和调制波的平滑切换。对于PQ到VSG的切换，需满足电流指令值与调制相位的同步，通过切换前的电流环指令值作为VSG控制的初始值，实现相位的平滑过渡，并通过计算得到切换时刻VSG控制的电动势，确保切换后的运行过程中电流指令值的稳定。

综上所述，本文提出的方法实现了VSG与PQ控制的平滑切换，有效减小了控制方式转换对电能质量的影响，提高了并网逆变器在不同工作状态下的稳定性和效率。此研究为逆变器控制策略的优化提供了理论基础和实践指导。

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