逆变器传函



PWM电路的工作原理

PWM脉宽调制（Pulse

Width

Modulation,PWM）是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。脉宽调制是一种应用比较普通的控制方式，脉宽调制是保持逆变器的工作频率不变，即载波频率不变，而通过改变IGBT的导通时间或截至时间来改变占空比的调制方式。

脉宽调制的原理，把一个正弦半波分为若干等份，然后把每一等份的正弦曲线和横轴ωt所包围的面积计算出来，在这个正弦曲线图的下方，绘制一个相同的坐标，并在这个新坐标的图中，用一个与所计算的面积相等的等高矩形脉冲替代那些计算过面积的每一等份，这个矩形脉冲的中点应该与正弦波上所对应的这一等份的中点重合。由若干个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦的半周等效。

全部手打。参考的变频器原理与应用。

下垂控制

下垂控制（Droop控制）

下垂控制是一种应用于逆变器并联系统中的分散控制策略。它模拟了传统电力系统中同步发电机的下垂特性，通过采集各逆变器的输出，并根据给定的控制策略，使得多台逆变器能够并联运行。下垂控制具有冗余性好、结构简单、成本低以及系统可靠等优点。

一、工作原理

下垂控制的工作原理基于逆变电源检测各自输出功率的大小，对有功功率和无功功率进行解耦控制。根据下垂特性，可以得到输出频率和电压幅值的参考值，从而合理分配系统的有功和无功。具体来说，下垂控制的一个常见运用就是“有功调频、无功调压”。即：

逆变器有功功率输出减少时，输出频率增大；逆变器有功功率输出增加时，输出频率减小。逆变器容性无功功率输出减少时，电压升高；逆变器容性无功功率输出增大时，电压降低。

二、控制步骤

下垂控制的具体步骤包括：

逆变器测量模块采样：采样逆变器滤波后的输出电压和电流。坐标变换：将采样得到的电压和电流从三相静止坐标系变换到两相旋转坐标系。功率计算：根据变换后的电压和电流，计算逆变器输出的有功功率P和无功功率Q。下垂控制环节：将P、Q和给定的Pref、Qref经过下垂控制环节，得到频率w和电压幅值U。然后，将合成的三相电压坐标变换到dq轴，得到Udref、Uqref。电压、电流双闭环控制：对Udref、Uqref进行跟踪控制，通过电压环和电流环的双重调节，得到调制波信号。SPWM调制：利用SPWM调制方式，产生逆变器控制所需的驱动信号。

三、下垂控制原理图

四、仿真分析

在Simulink中进行逆变器下垂控制的仿真时，总设计思路是给定有功功率参考值Pref和无功功率参考值Qref，通过功率下垂外环得到三相参考电压信号，再经过电压电流双闭环调节，获得三相调制波，最后通过SPWM调制方式完成对三相全桥逆变电路的控制。

仿真过程中，可以设定直流侧电压、交流侧电压有效值、有功功率参考值、无功功率参考值等参数，并通过观察逆变器输出的有功功率、无功功率、电压和电流等波形，来验证下垂控制的效果。

五、关键模块分析

功率计算模块：

公式：P=frac{3}{2}(V_dI_d+V_qI_q)，Q=frac{3}{2}(V_qI_d-V_dI_q)

为了使功率输出值更加平滑，可以加入滤波环节。

下垂控制模块：

功能：实现有功频率下垂环节和无功电压下垂环节，产生三相参考电压信号。

结构图展示了下垂控制的功率控制数学表达式，以及有功频率下垂曲线和无功电压下垂曲线。

在设计下垂特性系数时，需要考虑实际电力系统对电能质量的要求，如角频率变化范围不超过±1%，电压变化范围不超过±5%。

电压电流双闭环控制模块：

功能：对给定的电压值进行跟踪控制。

PI参数对系统稳定性影响很大，需要不断试凑找到合适的值。具体的参数整定方法包括先写出内环的闭环传函，设定好内环的P之后，再整定外环的PI等步骤。

六、仿真结果

通过仿真，可以得到逆变器输出的有功功率和无功功率波形、电压和电流波形等结果。这些结果可以验证下垂控制的有效性，并观察在负载变化时系统的动态响应性能。

综上所述，下垂控制是一种有效的逆变器并联控制策略，具有广泛的应用前景。通过对其工作原理、控制步骤、仿真分析以及关键模块等方面的深入研究，可以更好地理解和应用下垂控制技术。

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