逆变器谐振频率怎么算的



逆变器的分类

逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置，其分类方式多种多样，以下是逆变器的详细分类：

1. 按输出交流电能的频率分

工频逆变器：频率为50～60Hz的逆变器，适用于大多数家用电器和工业设备。中频逆变器：频率一般为400Hz到十几kHz，常用于特定工业应用，如航空电源。高频逆变器：频率一般为十几kHz到MHz，适用于高频信号处理和小型化设备。

2. 按输出的相数分

单相逆变器：输出单相交流电，适用于家用和小型工业设备。三相逆变器：输出三相交流电，适用于大型工业设备和电力系统。多相逆变器：输出多于三相的交流电，用于特定的高性能应用。

3. 按输出电能的去向分

有源逆变器：将电能向工业电网输送，常用于可再生能源发电系统。无源逆变器：将电能输向某种用电负载，如家用电器或工业设备。

4. 按主电路的形式分

单端式逆变器：结构简单，但输出能力有限。推挽式逆变器：输出能力较强，适用于中等功率应用。半桥式逆变器：结构相对复杂，但性能稳定，适用于较高功率应用。全桥式逆变器：输出能力最强，适用于大功率应用。

5. 按主开关器件的类型分

晶闸管逆变器：属于“半控型”逆变器，不具备自关断能力。晶体管逆变器：包括“全控型”逆变器，如电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)，具有自关断能力。

6. 按直流电源分

电压源型逆变器(VSI)：直流电压近于恒定，输出电压为交变方波。电流源型逆变器(CSI)：直流电流近于恒定，输出电流为交变方波。

7. 按输出电压或电流的波形分

正弦波输出逆变器：输出电压或电流波形接近正弦波，适用于对波形要求较高的负载。非正弦波输出逆变器：输出电压或电流波形为非正弦波，如方波、梯形波等，适用于对波形要求不高的负载。

8. 按控制方式分

调频式(PFM)逆变器：通过调节频率来控制输出电压或电流。调脉宽式(PWM)逆变器：通过调节脉冲宽度来控制输出电压或电流，具有更高的效率和更好的性能。

9. 按开关电路工作方式分

谐振式逆变器：利用谐振原理进行工作，具有高效率和小体积的优点。定频硬开关式逆变器：开关频率固定，但开关过程中存在较大的损耗。定频软开关式逆变器：开关频率固定，但采用软开关技术，减小了开关过程中的损耗。

10. 按换流方式分

负载换流式逆变器：通过负载来实现换流，适用于特定应用。自换流式逆变器：具有自换流能力，无需外部负载即可实现换流，适用于大多数应用。

以下是逆变器的一种常见类型——IGBT逆变器的示例：

综上所述，逆变器具有多种分类方式，每种分类方式都反映了逆变器在不同方面的特性和应用。在选择逆变器时，需要根据具体的应用场景和需求来选择合适的类型。

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选型资料如下：

一、 关于谐振频率的难点

为了模拟孤岛运行环境，需要RLC负载能够精确产生一个稳定的基频频率（50Hz或60Hz），谐振频率公式，L与C一定要均衡，才能达到基频频率。为了高效率实施逆变器检测，防孤岛试验测试负载在选型时一定要注意选择一套可以稳定、快速、自动调试出基频频率的RLC负载。

二、 关于逆变器输出无功对谐振频率的影响

所有被测光伏逆变器一定会有无功输出，无功可能是容性，也可能也是感性。关键是在实施防孤岛效应保护试验时，逆变器输出无功功率一定要可以自动补偿到RLC负载调试中，避免在试验过程过欠频触发保护，导致测量结果错误。所以一定要注意选择一套可以自动补偿逆变器输出无功功率的RLC负载。

三、 关于寄生量对测量结果的影响

如果试验的电感负荷比电容大，谐振频率会大于50Hz，电感负荷比电容小，谐振频率会小于50Hz，而RLC负载的元器件寄生量过大，会导致谐振频率偏差，L与C每偏差3%，会导致谐振频率偏差0.8 Hz. 深圳XX公司等生产的RLC负载，通常寄生量在5%左右，根据无法满足孤岛试验。

在逆变器防孤岛自动保护试验时，一定要避免谐振频率的过频或欠频触发保护（过欠频保护是0.2秒），导致防孤岛保护试验测量数据及测量结果错误。一些逆变器厂商在车间实验时孤岛可以保护，送检到实验室鉴定检测时却无法实现孤岛保护，问题就出在RLC负载品质上。

群菱专业生产的RLC负载可能自动补偿寄生量对测量结果的影响。专利技术。

四、 光伏逆变器的过欠频保护门限值

2011年颁发的金太阳认证新标准CNCA/CTS 0004-2009A在5.3.5 电网频率响应 中规定： 电网频率在额定频率变化时，逆变器的工作状态应该满足表4的要求。当因为频率响应的问题逆变器切出电网后，在电网频率恢复到允许运行的电网频率时逆变器能重新启动运行。 下表是 电网频率的响应时间：

RLC负载一定精确调试出50Hz基频频率，才能满足防孤岛试验检测，谐振频率偏差0.5Hz，就会引发过欠频保护。精确调试50Hz基频频率的前提是一定要有寄生量补偿，一定要自动补偿逆变器输出的无功功率。

五、 关于RLC负载的测量精度误区

误区一：受到深圳XX公司等RLC负载生产厂商的误导，一些用户认为RLC负载的调节步进幅度就是仪器的测量精度，这是错误的。RLC负载的最小步进调节幅度是1W，并不能代表测量精度是1W。

误区二：有一部分用户会认为---精密RLC负载太贵了，逆变器出厂试验只是简单的测试，精度差一些也可以将就着用，就象万用表，精度0.2%的贵，可以采购0.5%将就使用。 这是非常严重的误区：因为质量差的RLC负载可以会随时快速地触发逆变器保护，因为无法稳定的达到基频频率，所以导致逆变器过欠频保护，导致用户以为逆变器防孤岛效应保护功能有效，结果送检到实验室实施认证时，逆变器却无法通过金太阳认证。

六、 试验过程RLC负载的工作稳定性，与测量精度是一样重要

RLC负载的电阻元器件选型非常重要，一定要避免长时间测试时电阻R发热而引起阻值热漂移。群菱内置的元器件，每一支路都会采用正漂移与负漂移的元器件，长时间满负荷工作时，能相互抵消由于热漂移引发的阻抗变动。

希望可以帮到你，不明白的地方可以咨询，谢谢

逆变器LCL参数设计（单相/三相）

逆变器LCL参数设计（单相/三相）

逆变器LCL参数设计是确保逆变器高效、稳定运行的关键环节。以下将分别针对单相和三相逆变器，详细阐述LCL滤波器的参数设计步骤。

一、单相逆变器LCL参数设计1. 确定滤波器设计的必要性

并网型逆变器作为电流源逆变器，其输出电压中含有丰富的高频开关谐波。为了抑制并网电流谐波，需要加入高频滤波器。LCL滤波器相比L滤波器具有更好的滤波效果，因此被广泛应用于逆变器和电网之间。

2. 滤波器设计需要的参数逆变器直流侧电压额定功率电网电压及频率载波频率（调制方式基于载波调制）3. 滤波器设计的原则降低逆变器一侧的电流纹波限制滤波电容的无功功率抑制并网电流单次谐波降低LCL滤波器的谐振点4. LCL滤波器设计步骤

（1）确定总电感L1+L2的约束

根据基波电流的角度，确定滤波总电感的范围。简化计算时，最大电感量可按基波电压的5%~10%确定。

（2）确定逆变器桥臂侧电感L1

方法1：根据L的上下范围直接取逆变器桥臂侧电感。

方法2：通过分析一个载波周期内电流的最大变化量，对逆变器桥臂侧的电感设计进行限制。具体可通过限制周期（50Hz）电感电流纹波的最大值，得到高频电感感量的下限。

方法3：逆变电感上的电流纹波最大值控制在20%~30%基波电流有效值。根据此条件，结合相关公式推导，可得到桥臂L1的最小值。

（3）电容C的计算

主要考虑滤波电容C引入的无功功率，理论上为逆变器单相额定有功的5%左右，但实际工程上可取大一点，到10%~20%。根据此范围，结合相关公式，可计算出电容C的具体值。

（4）网侧电感L2的计算

方法1：根据并网电流单次谐波的限制，可以得到网侧电感电流的下限制，从而确定L2的取值范围。

方法2：通过相关公式推导，结合逆变器参数和电网要求，可得到L2的具体值。

方法3：采用经验公式进行计算，得到L2的近似值。

（5）阻尼电阻R的选择

方法1：根据经验公式，在电容一侧串入一个电阻，其值为容抗的2%。

方法2：通过相关公式推导，结合滤波器参数和电网要求，可得到阻尼电阻R的具体值。

二、三相逆变器LCL参数设计

三相逆变器LCL参数设计的基本步骤与单相逆变器类似，但需注意以下几点：

三相平衡：确保三相逆变器输出电流和电压平衡，以避免对电网造成不良影响。参数调整：由于三相逆变器结构更为复杂，因此在设计LCL滤波器参数时，需要更精细地调整电感、电容和阻尼电阻的值，以满足三相系统的要求。谐波抑制：三相逆变器在运行时可能产生更多的谐波分量，因此需要更加关注滤波器的谐波抑制能力。

在具体设计时，可参考单相逆变器LCL参数设计的方法和步骤，结合三相系统的特点进行适当调整。

三、总结

逆变器LCL参数设计是一个复杂而关键的过程，需要综合考虑逆变器参数、电网要求以及滤波器性能等多个因素。通过精确计算和合理设计，可以确保逆变器高效、稳定地运行，并为电网提供高质量的电能。

以上内容仅供参考，具体设计时还需结合实际情况进行适当调整。

并网逆变器谐波抑制

并网逆变器谐波抑制

并网逆变器谐波抑制是确保电力系统安全运行的重要课题。在单相储能并网应用中，由于并网逆变器脉冲调制载波比相对较低以及非线性负载等因素的影响，并网电流容易发生畸变。为了有效抑制谐波，目前一般采用多重化准PR控制和重复控制两种方案，以下主要讲解多重化准PR控制。

一、多重化准PR控制器传函

在单相并网逆变器中，要实现正弦参考电流的无静差跟踪以及消除网侧电压扰动作用，首先需要设定准PR控制器的谐振频率为网侧电压基频，即2π*50rad/s。此外，考虑到网侧电压含有的谐波分量对电流的扰动作用，可以在准PR控制器中加入谐波频率的谐振项。电网中通常会含有一定量的奇次低次谐波，因此，可以在电流控制器中加入3、5、7次谐波频率的谐振项，构成多重化准比例谐振控制器。

多重化准PR控制器的传函表达式中，Krh和Wch分别为对各次谐波的谐振系数和截止频率，h为谐波次数。当并网电流含有3,5,7次的谐波分量时，该控制器可以实现对此几次低次谐波的有效抑制。

二、多重化准PR控制器离散化

多重化准比例谐振谐振控制器实际上是一个特殊的PR控制器，其离散形式的推导可以参考相关文献或技术资料。离散化后的控制器可以更好地适应数字信号处理系统的需求，实现实时控制。

三、多重化准PR控制器方案仿真

为了验证多重化准PR控制器的有效性，可以搭建一个基于MATLAB的单相并网逆变器模型。该模型采用SFUNCTION技术，便于实现后续程序的无缝移植。模型框架包括主电路部分、监控调试窗口部分和MCU控制器部分。

主电路部分：包括逆变器主电路以及电网模型，用于模拟实际并网逆变器的运行情况。监控调试窗口部分：将所有与控制相关的量集中在一起，方便调试和观察控制效果。MCU控制器部分：包含控制算法以及与控制相关的逻辑，采用SFUNCTION完成，可以实现与实际DSP程序的无缝移植。

通过仿真分析，可以对比仅加入1次基波准PR控制器和加入1次基波及3,5,7次谐波的多重化准PR控制器的控制效果。仿真结果表明，加入多重化准PR控制器后，3、5、7次谐波均得到了很好的抑制，电流总THD（总谐波失真）从之前的7.01%下降到了4.96%。

四、仿真对比结果

以下是通过仿真得到的对比结果表：

| | 准PR | 多重化准PR || --- | --- | --- || 电流有效值 | 2.5A | 2.5A || 总THD | 7.01% | 4.96% || 3次谐波THD | 5.03% | 0.26% || 5次谐波THD | 2.89% | 0.18% || 7次谐波THD | 2.43% | 0.19% |

从上述对比结果可以看出，多重化准PR控制器在抑制谐波方面表现出色，显著降低了电流的总THD以及各次谐波的THD。

五、结论

综上所述，多重化准PR控制器是一种有效的并网逆变器谐波抑制方案。通过加入对3、5、7次谐波频率的谐振项，可以实现对这些低次谐波的有效抑制，从而降低电流的总THD，提高电力系统的运行稳定性和安全性。因此，在单相储能并网应用中，多重化准PR控制器具有广泛的应用前景。

谐波分析及总谐波THD含量计算

谐波分析及总谐波THD含量计算

一、谐波分析的基本概念

谐波分析是电力系统、信号处理等领域中重要的分析手段，用于研究非正弦周期信号中各个频率成分的特性。在电力系统中，谐波主要由非线性负载产生，如整流器、逆变器等，它们会导致电流和电压波形的畸变，进而影响电力系统的稳定性和设备的安全运行。

二、总谐波畸变率（THD）的定义

总谐波畸变率（THD，Total Harmonic Distortion）是衡量非正弦周期信号波形畸变程度的重要指标。它定义为谐波电流的总有效值与基波电流有效值的比值，用数学公式表示为：

THD = frac{Ih}{I1}

其中，I1表示基波电流的有效值，Ih表示谐波电流的总有效值，它是各次谐波电流有效值的平方和的平方根，即：

Ih = sqrt{I2^{2}+I3^{2}+I4^{2}+...}

三、THD的计算方法

确定基波和各次谐波的有效值：

基波有效值I1可以通过测量或计算得到。

各次谐波的有效值I2, I3, I4,...等，同样可以通过测量或傅里叶变换等方法得到。

计算谐波总有效值Ih：

根据上述公式，将各次谐波的有效值平方后求和，再开平方根，得到谐波总有效值Ih。

计算THD：

将谐波总有效值Ih除以基波有效值I1，得到THD值。

四、示例计算

以基波（幅值1，频率50Hz的正弦波）、三次谐波（幅值0.1，频率150Hz的正弦波）、五次谐波（幅值0.2，频率250Hz的正弦波）为例，计算THD值：

首先，将各次谐波的幅值转换为有效值。对于正弦波，有效值等于幅值除以√2（即1.414）。三次谐波有效值：0.1 / 1.414五次谐波有效值：0.2 / 1.414基波有效值：1 / 1.414然后，计算谐波总有效值Ih：Ih = sqrt{(0.1 / 1.414)^{2} + (0.2 / 1.414)^{2}}最后，计算THD值：THD = Ih / (1 / 1.414) = frac{sqrt{(frac{0.1}{1.414})^{2}+(frac{0.2}{1.414})^{2}}}{frac{1}{1.414}} ≈ 0.2236

五、谐波对电力系统的影响及应对措施

谐波对电力系统的影响主要包括：

增加线路损耗和变压器损耗。导致电容器过热、损坏或谐振。干扰保护装置和测量仪表的正常工作。对通信系统产生电磁干扰。

为了应对谐波问题，可以采取以下措施：

使用谐波滤波器或无功补偿装置来减少谐波。优化电力系统的设计和运行方式，避免谐波的产生和传播。对非线性负载进行管理和控制，减少其产生的谐波电流。

六、初始相位对谐波波形的影响

相同大小的基波加上初始相位不同的三次谐波分量，会导致波形的差异。例如，基波幅值1的正弦波加上幅值0.1的三次谐波（初始相位0）与加上幅值0.1的三次谐波（初始相位180度）的波形会有明显的不同。这种差异可以通过波形图直观地观察到（见附图）。在实际应用中，需要关注谐波分量的相位关系，以准确评估谐波对电力系统的影响。

综上所述，谐波分析及总谐波THD含量计算是电力系统分析和优化中的重要环节。通过准确计算THD值并采取相应的应对措施，可以有效减少谐波对电力系统的影响，提高电力系统的稳定性和安全性。

逆变器的重复控制

逆变器的重复控制

逆变器中的重复控制是一种针对周期性扰动信号的有效控制策略，它基于内模原理，能够无静差地消除周期信号，特别适用于处理如RCD负载产生的周期性电流扰动等问题。

一、内模原理与重复控制基础

内模原理指出，若控制器的反馈来自被调节的信号，且在反馈回路中包含被控信号的动力学模型，则系统能够稳定。对于重复控制而言，其核心在于将外部周期性信号的动力学模型植入控制器，从而构成高精度的反馈控制系统。这种系统能够无静差地跟踪输入信号，特别是周期性信号。

对于阶跃信号，PI控制器可以无静差地跟踪。然而，对于正弦信号或周期性重复信号，PI控制器则无法做到无静差跟踪。此时，PR控制器（比例谐振控制器）或重复控制器则更为适用。PR控制器可以针对特定频率的正弦信号进行无静差跟踪，而重复控制器则能够处理任意周期性信号。

二、重复控制器的结构与工作原理

重复控制器的结构通常包括受控对象、补偿器、低通滤波器以及内模等部分。其中，内模是重复控制器的核心，它包含了周期性信号的动力学模型。补偿器则用于对系统的相位和幅值进行补偿，以确保系统的稳定性和控制效果。低通滤波器则用于滤除高频噪声，避免对系统造成干扰。

重复控制器的工作原理可以概括为：在每个控制周期内，控制器都会根据前一个周期的误差信号来计算当前周期的控制输出。通过不断迭代和修正，系统能够逐渐消除周期性扰动信号，实现无静差控制。

三、逆变器重复控制的实现

在逆变器系统中，重复控制通常嵌入在电压外环PI控制之前，形成复合控制系统。这样既能保留PI控制器对直流分量的快速响应能力，又能利用重复控制器对周期性扰动信号进行精确抑制。

实现逆变器重复控制的关键在于确定重复控制器的参数，包括内模的周期、补偿器的相位和幅值补偿系数等。这些参数需要根据系统的实际情况进行调试和优化，以确保系统的稳定性和控制效果。

四、逆变器重复控制的仿真与实验

通过Matlab/Simulink等仿真软件，可以对逆变器重复控制系统进行建模和仿真分析。仿真结果可以直观地展示系统在有无重复控制下的性能差异，包括输出电压和电流的波形、总谐波失真（THD）等指标。

实验方面，可以在实际的逆变器系统中进行重复控制实验，通过调整控制参数和观察系统响应，进一步验证重复控制的有效性和稳定性。

五、总结

逆变器的重复控制是一种有效的控制策略，能够显著抑制周期性扰动信号，提高系统的稳定性和输出电压质量。通过合理的参数设计和优化，重复控制器可以在逆变器系统中发挥重要作用，为电力电子设备的稳定运行提供有力保障。

以下是一些关键的描述和展示：

（RCD负载的电流信号波形，展示了周期性扰动的特点）（重复控制器的结构图，展示了控制器的主要组成部分和工作原理）（逆变器系统的Matlab模型，用于仿真分析重复控制的效果）（采用重复控制后的输出电压和参考电压波形，展示了控制效果的提升）

这些和描述有助于更直观地理解逆变器重复控制的工作原理和实际效果。

工程化PR控制器的研究

工程化PR控制器的研究

PR控制器（比例谐振控制器）在工程应用中，特别是在逆变器领域，具有显著的优势和重要性。以下是对工程化PR控制器研究的详细阐述：

一、PR控制器的基本原理

PR控制器是一种特殊的控制器，其传递函数在特定频率（即谐振频率）处具有无穷大的增益，从而能够实现对交流信号的无静差控制。理想的PR控制器传递函数如公式（1）所示，其中Kp为比例系数，Ki为谐振系数，ω0为谐振频率。

然而，在实际应用中，由于逆变器参考波形可能在频率上有一定的变化，或者由于测量采样的不确定性，理想的PR控制器往往难以直接应用。因此，常采用变形的PR控制器，如公式（2）所示，其中ωc为截止频率，用于增加控制器的带宽，以适应频率的变化。

二、PR控制器与PI控制器的比较

与PI控制器相比，PR控制器在交流信号控制方面具有显著优势。PI控制器传递函数如公式（3）所示，其增益随着频率的增加而减小，对高频信号的抑制能力较弱，因此不适用于交流信号的无静差控制。而PR控制器则能够在谐振频率处提供无穷大的增益，实现对交流信号的无静差控制。

从波特图对比中可以看出，理想PR控制器在中心频率具有较大增益，对中心频率以外的信号具有抑制作用，相当于带通滤波器。而PI控制器则更适合于周期较大信号（直流信号效果较好）的调节控制，具有低通滤波器的功能。

三、工程化PR控制器的设计

在工程化应用中，PR控制器的设计需要考虑多个因素，包括谐振频率的选择、控制器参数的优化以及离散化方法的选择等。

谐振频率的选择：谐振频率应根据实际应用中的交流信号频率来确定。在逆变器应用中，谐振频率通常设置为基波频率。

控制器参数的优化：Kp和Ki的选择对PR控制器的性能具有重要影响。通过调整Kp和Ki的值，可以优化控制器的增益和相位响应，以满足实际应用的需求。

离散化方法的选择：由于数字控制器的广泛应用，PR控制器的离散化成为了一个重要问题。常用的离散化方法包括前向差分法、后向差分法和双线性法等。在实际应用中，应根据采样周期和控制器的性能要求选择合适的离散化方法。

四、工程化PR控制器的实现

工程化PR控制器的实现通常包括以下几个步骤：

传递函数的离散化：将连续的PR控制器传递函数离散化成数字域的形式，以便在数字控制器中实现。常用的离散化方法如前所述。

差分方程的实现：将离散化后的传递函数转化为可执行的差分方程，如公式（5）所示。通过编程实现这些差分方程，即可在数字控制器中实现对PR控制器的模拟。

参数调整与优化：在实际应用中，可能需要对PR控制器的参数进行进一步的调整和优化，以满足特定的性能要求。这可以通过实验和仿真等方法来实现。

五、工程化PR控制器的应用案例

在逆变器领域，PR控制器广泛应用于电流内环控制。特别是在单相逆变器系统中，由于坐标变换不容易实现，PI控制器无法对交流信号进行无静差控制，而PR控制器则能够满足这一要求。通过采用PR控制器，可以实现对逆变器输出电流的无静差调节，提高系统的输出特性和稳定性。

以下是一个具体的应用案例：

在单相逆变器系统中，采用PR控制器作为电流内环控制器。通过调整PR控制器的参数（Kp和Ki），可以实现对输出电流的无静差控制。同时，通过选择合适的离散化方法和采样周期，可以确保数字控制器对PR控制器的准确模拟。实验结果表明，采用PR控制器后，逆变器的输出电流波形更加平滑，谐波含量显著降低，系统的稳定性和可靠性得到了提高。

综上所述，工程化PR控制器在逆变器领域具有广泛的应用前景和重要的研究价值。通过深入研究PR控制器的原理、设计方法和实现技术，可以进一步提高逆变器的性能和稳定性，为电力电子技术的发展做出更大的贡献。

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