单相逆变器软件锁相

PLECS RT Box 应用示例 11 (99)：单相逆变器（Single-Phase Inverter）

此演示模型专注于单相并网逆变器在50千瓦和单位功率因数下的运行，利用PLECS电气和控制域的功率级和控制实现。电厂与控制器模型被分为两个不同的子系统，分别部署在两个RT Box上，通过虚拟原型配置的37针Sub-D电缆进行连接，交换数字PWM信号和模拟电流测量值。对于硬件在环（HIL）或快速控制原型（RCP）应用程序的实时模型开发，此配置提供了一个潜在的起点。

离散化步长和平均执行时间的参数为每个子系统提供关键信息，以确保实时执行。RT Box上的实时执行要求模型使用固定步长解算器执行，参数指定生成代码的基本采样时间，并用于离散化物理模型和控制域状态空间方程。执行时间表示在RT Box硬件上执行PLECS模型的一个离散步骤所需的实际时间。处理器负载是执行时间与离散化步长的比率。

表1展示离散化步长和平均执行时间的详细数据，为构建高效实时模型提供指导。此模型针对两个RT Boxes应用程序，一个运行Plant模型，另一个运行Controller模型，以最小化每个实时目标的执行时间。若用户仅拥有一个RT Box，可参考针对一个RT Box应用程序的相应型号进行配置。

在电源电路中，直流电压源为Vdc=750 V，H桥由两个IGBT半桥电源模块组成，通过PWM捕获块生成开关信号。滤波电感和断路器连接到电网，实现与理想交流电压源（Vrms＝220V，f＝50Hz）的连接。直流电压、电网电压和电网电流通过模拟输出组件输出，比例因子和偏移配置将模拟输出电压限制在[-4 V，+4 V]范围内。

闭环控制器用于调节线路电流与电网电压的同步，包含基于正交信号发生器的锁相环（PLL）以检测电网的电角度和频率。PLL相位角输出转换为电网电流的参考信号，比例积分（PI）或比例谐振（PR）调节器在“Controller”子系统内部切换。调节器参数Kp和Ki使用最佳幅值规则设置，谐振频率选择等于电网频率，确保系统响应的优化。

在实时操作模式下，模型既可以在计算机上以离线模式运行，也可以在PLECS RT Box上以实时模式运行。实时操作过程中，可使用PLECS示波器“电子Elec”观察控制器箱上的测量值和中间信号，如电网相位角、PLL检测到的角频率以及测量的电网电压和电流。参考电流与测量电流的比较显示了使用PR调节器时测量电流滞后稍小的特性。电网电流的参考振幅可以通过调整控制器子系统中的增益块“Ip”进行改变，通过将“断路器Breaker”常数设置回0断开逆变器与电网的连接。

此模型展示了单相并网逆变器模型的实用性，适用于离线模拟和实时操作，支持硬件在环测试和快速控制原型设计。

三相锁相环PLL锁相原理及仿真验证

三相锁相环PLL的锁相原理及仿真验证如下：

锁相原理： abc到dq0变换：三相锁相环首先通过abc三相电压的dq0变换，将交流量转换至同步旋转坐标系下的分量。这一步骤的目的是为了将复杂的交流控制问题简化为直流量控制问题。 PI调节与积分环节：通过PI调节器使得a相q轴分量为0。当a相电压与d轴不重合时，a相电压在q轴上的分量将不为0。PI调节器将输出一个正值，这个正值与电网角速度相减，得到一个小于电网角速度的ω。积分环节对这个ω进行积分，得到wt，这个wt将反馈到派克变换中，用于调整dq坐标系的旋转速度。 同步旋转与锁相成功：经过调节，dq坐标系的旋转速度将逐渐减慢或加快，直至与电网电压同步旋转。此时，a相电压与d轴重合，q轴分量为0，电网电压与d轴保持同步。此时，通过积分环节计算出的d轴旋转角度即为a相的角度，锁相成功。

仿真验证： 验证方法：在三相并网逆变器中验证三相锁相环的性能。通过仿真软件搭建三相并网逆变器的模型，并加入三相锁相环模块。 验证结果：观察锁相环输出的正弦曲线，如果这条正弦曲线与电网的相位一致，那么就可以验证锁相环的性能是符合预期的，即锁相成功。这一步骤是验证锁相环是否能够有效跟踪电网相位的关键。

光伏并网发电系统中相锁环控制技术是什么？

在光伏并网发电系统中，实现并网逆变器与电网电压相位和频率同步是关键任务，这需要通过实时检测电网电压来控制逆变器的输出。同步锁相技术是确保光伏系统能够稳定并网的重要技术之一，它直接关系到整个系统的性能表现。

锁相环电路作为同步锁相技术的核心组件，在并网过程中发挥着至关重要的作用。一旦锁相环电路出现故障或不可靠，将会导致逆变器与电网之间的环流问题，这不仅会增加设备的工作负担，缩短其使用寿命，甚至在极端情况下还会导致设备损坏。

同步锁相技术主要包括相位检测、频率跟踪、误差修正等多个环节，这些环节共同作用使得并网逆变器能够实时调整其输出电流，确保与电网电压完全同步。相位检测环节负责采集电网电压相位信息，频率跟踪环节则通过调整输出频率以匹配电网频率，而误差修正环节则进一步优化输出电流，以减少与电网电压的差异。

为了提高同步锁相的精确度，研究人员提出了多种改进方法，如引入先进的数字信号处理技术、优化锁相环电路设计等。这些改进措施能够显著提高系统的响应速度和鲁棒性，从而更好地适应复杂多变的电网环境。

总体而言，同步锁相技术在光伏并网发电系统中的应用至关重要，它不仅能够确保系统的稳定运行，还能有效延长设备使用寿命，提高整个系统的运行效率。

光伏并网逆变器和独立逆变器在控制上有什么区别

独立逆变器的输出电压、相位、幅度和频率是在初始设定时确定的。这种逆变器通常被称为离网逆变器，它不依赖于电网，因此无需考虑电网的状态。

光伏并网逆变器则需要在并网发电前，首先检测电网电压的相位和频率，完成锁相操作。只有在锁相成功后，才能进行并网发电，将电力送入电网。

独立逆变器的工作模式主要依赖于内部预设的参数，而并网逆变器则需要实时监测电网状态，确保与电网同步。独立逆变器适合用于偏远地区或不具备电网接入条件的地方，而并网逆变器则适用于具备电网接入条件的场合，能够实现光伏电力的有效利用。

在实际应用中，独立逆变器和并网逆变器的控制策略各有特点。独立逆变器注重稳定性和可靠性，而并网逆变器则需要具备快速响应和精确控制的能力，以确保与电网的无缝连接。

独立逆变器的工作方式相对简单，主要依靠内部的控制算法来维持输出电压和频率的稳定。并网逆变器则需要具备更复杂的控制策略，包括锁相、并网控制以及电力调节等功能，以实现与电网的协调运行。

总体而言，独立逆变器和并网逆变器在控制策略上的差异主要体现在对电网状态的依赖程度以及实时性要求上。独立逆变器不考虑电网情况，而并网逆变器则需要实时监测电网状态，确保与电网的同步。

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。

单相锁相环（一）基于二阶广义积分器的单相锁相环（SOGI-PLL）的matlab/simulink仿真

SOGI-PLL在单相并网逆变器和单相整流器应用中，提供准确快速的电网电压锁相功能，以获取频率、相位、幅值等信息。常规软件锁相技术采用dq旋转坐标变换，但实际单相系统缺乏三维坐标系，故Clark变换不适用。SOGI-PLL采用二阶广义积分器，产生90°相位差信号，不受频率影响，具有滤波特性，对高次谐波有衰减作用，简化了实现过程。SOGI电路的传递函数在无阻尼自然频率下表现为无限大增益的积分器。该电路在k=1.41时的频率响应表明，当输入信号频率为ω0时，输出信号d和q与输入信号f同相，而q滞后90°，且随谐波次数增加，系统对谐波衰减效果越显著。二阶广义积分器的离散化采用双线性变换法，确保输出信号正交，避免纹波出现。结合SRF-PLL，SOGI-PLL实现闭环控制，通过二阶广义积分器产生正交信号，经过Park变换得到vd和vq，送入PI调节器以输出瞬时角频率，进而积分得到相位值。Matlab/Simulink中的SOGI-PLL仿真模型验证了其在三相相电压有效值220V、频率50Hz条件下的性能。通过综合分析推荐论文和本篇文章，学习SOGI-PLL原理和应用的电力电子工程师能够迅速掌握相关技术。

单相逆变器锁相环的作用是

作用：调节电路负反馈的频率，保证电路的平衡性。；锁相环 (phase locked loop)，顾名思义，就是锁定相位的环路。学过自动控制原理的人都知道，这是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。是无线电发射中使频率较为稳定的一种方法，主要有VCO（压控振荡器）和PLL IC （锁相环集成电路）,压控振荡器给出一个信号,一部分作为输出，另一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比较，为了保持频率不变，就要求相位差不发生改变，如果有相位差的变化，则PLL IC的电压输出端的电压发生变化，去控制VCO,直到相位差恢复，达到锁相的目的。

能使受控振荡器的频率和相位均与输入信号保持确定关系的闭环电子电路。

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