逆变器搭建实验



光储VSG-基于VSG的光储并网逆变器研究（Simulink仿真实现）

光储VSG-基于VSG的光储并网逆变器研究（Simulink仿真实现）主要涉及光储VSG逆变器的原理、仿真模型搭建及结果分析，以下为具体内容：

光储VSG逆变器原理

VSG技术定义：VSG（Virtual Synchronous Generator，虚拟同步发电机）技术通过控制逆变器输出电流和电压来模拟同步发电机的运行特性，使逆变器具备同步发电机的惯性和阻尼特性，从而提高光储系统并网的稳定性。

光储VSG逆变器研究重点：

VSG控制算法：研究电流控制、电压控制、频率控制等算法，需考虑光伏发电和储能系统的动态响应特性，以实现VSG的运行特性。

光储系统建模与仿真：建立准确的光伏发电系统、储能系统、逆变器和电网之间的相互作用模型，分析不同工况下的性能表现。

光储系统性能评估：评估电网并网能力、功率调节能力、电压调节能力等，确定适用范围和优化设计参数。

光储系统实验验证：通过小型实验室或实际光储系统实验，验证性能和控制算法的有效性。

Simulink仿真模型搭建

案例1仿真模型：

模块组成：包括光伏电池模块（采用MATLAB自带光伏模块）、MPPT控制模块、升压模块、VSG控制模块、电流滞环控制模块、蓄电池控制模块、双向DC/DC变换器模块。

模型搭建步骤：

光伏电池模块：直接调用MATLAB自带的光伏模块，设置相关参数（如光照强度、温度等）。

MPPT控制模块：采用合适的MPPT算法（如扰动观察法、增量电导法等），实现光伏电池的最大功率输出。

升压模块：使用Boost电路等升压结构，将光伏电池输出的低压直流电升压至合适的电压等级。

VSG控制模块：根据VSG的控制原理，设计电流控制、电压控制和频率控制算法，模拟同步发电机的运行特性。

电流滞环控制模块：采用电流滞环控制方式，实现对逆变器输出电流的精确控制。

蓄电池控制模块：设计蓄电池的充放电控制策略，根据系统需求合理分配能量。

双向DC/DC变换器模块：实现蓄电池与直流母线之间的能量双向流动。

案例2仿真模型：

模块组成：包括光伏电池模块（通过光伏电池数学模型搭建）、MPPT控制模块、升压模块、VSG控制模块、电压电流双环控制模块、蓄电池充放电控制模块、双向DC/DC变换器模块。

模型搭建步骤：

光伏电池模块：根据光伏电池的数学模型，在Simulink中搭建相应的仿真模型，设置光伏电池的参数（如开路电压、短路电流等）。

MPPT控制模块：与案例1类似，采用合适的MPPT算法实现最大功率输出。

升压模块：同样使用Boost电路等升压结构进行电压提升。

VSG控制模块：设计VSG的控制算法，模拟同步发电机的特性。

电压电流双环控制模块：采用电压电流双环控制方式，提高逆变器输出电压和电流的稳定性和精度。

蓄电池充放电控制模块：设计合理的充放电控制策略，确保蓄电池的安全运行。

双向DC/DC变换器模块：实现能量的双向流动。

仿真结果分析

案例1仿真结果：

有功、无功及直流母线电压波动：VSG逆变器输出有功、无功以及直流母线电压波动曲线显示波动范围较大。这可能是由于控制算法不够完善或系统参数设置不合理导致的，较大的波动会影响系统的稳定性和电能质量。

输出电压、电流特性：VSG逆变器输出电压、电流曲线显示电流谐波含量高。高谐波含量会导致电网污染，影响其他电气设备的正常运行，需要进一步优化控制算法或增加滤波装置来降低谐波。

案例2仿真结果：

功率波动情况：光伏输出功率、储能输出功率以及VSG逆变器输出功率曲线显示波动幅度很小。这表明该案例中的控制算法和系统设计能够有效地平抑功率波动，提高系统的稳定性。

直流母线电压稳定性：直流母线电压曲线显示电压稳定，说明系统对直流母线电压的控制效果良好，能够为逆变器提供稳定的直流电源。

输出电压、电流质量：VSG逆变器输出电压、电流曲线显示为正弦波形，几乎不含谐波。这得益于电压电流双环控制模块的有效设计，提高了输出电能的质量，减少了对电网的污染。

PLECS 应用示例（78）：三相电压源逆变器（Three-Phase Voltage Source Inverter）

三相电压源逆变器(VSI)模型展示了一个从直流电压源产生交流电流和电压的逆变器电路。此模型设计用于实现10千瓦的额定功率，并提出了三种不同的脉宽调制(PWM)方案来控制VSI输出。

直流电压源提供700伏的电压，代表系统中的电池、太阳能阵列或整流器。逆变器连接到230Vrms、50Hz的低压电网，电网表示为刚性交流电压源。并网电抗为基础阻抗的10%，并包含小电阻来模拟电感器损耗。电感器电流被初始化为单位功率因数下10kW的期望额定功率，以避免启动期间的瞬态。

可配置子系统“控制器Controller”包含三种常见的PWM方法：正弦PWM、空间矢量(SV)PWM和滞后PWM。选择不同的调制器类型将呈现不同的控制参数。通常，VSI输出端电压或参考电流将使用闭环控制方法动态计算，但在模型中使用固定值。正弦和SV PWM配置中，参考信号是VSI输出端子处的期望平均电压，VSI输出电流与电网电压相位差决定了输出电压幅度和角度。正弦PWM实现使用对称PWM组件，其采样参数配置对调制指数输入进行采样的不同方式。滞后PWM是一种电流控制的PWM方案，调节逆变器的输出电流至恒定迟滞带内的参考电流。

模型配置了运行多个实验，比较每个调制器的性能。通过检查输出波形、总谐波失真(THD)、谐波频谱分析和磁滞带，可以比较每种调制策略产生的谐波。

通过比较，发现SV PWM在输出端产生的谐波失真较小，与相同开关频率的正弦PWM相比。正弦PWM和SV PWM方案的主谐波以开关频率的整数倍为中心，而磁滞PWM产生的谐波是非周期性的，并在谐波频谱中具有频率含量。

模型讨论了无调节三相VSI的运行，并实现了三种调制技术，比较了每种调制策略产生的谐波。此模型授权英富美(深圳)科技有限公司提供翻译与发表，所有权属于瑞士商Plexim GmbH所有。如有任何用途，请先获得所有权人允许。

如何手工造小变压器呢

手工制作小变压器可参考以下两种方法，需根据需求选择合适方案并严格遵循安全规范：

一、制作逆变器的高频变压器（适用于电子实验场景）

材料准备需准备漆包线（不同线径）、硅钢片、绝缘胶带、胶水、骨架（可选）等。硅钢片需选择高导磁率型号，漆包线线径根据电流需求选择，主绕组需较粗线径以承载大电流。

绕制侧极（主绕组）

根据设计参数确定匝数（如输入24V输出220V时，匝数比约为1:9），使用较细漆包线绕制。

每绕制50-100匝后抽头并固定，用胶水加固线圈层间绝缘，最后覆盖绝缘胶带防止短路。

关键点：匝数需精确计算，误差超过5%可能导致输出电压不稳定。

绕制辅助绕组

使用较细漆包线绕制（如反馈绕组仅需3-5匝），同样需固定抽头并覆盖绝缘层。

辅助绕组用于提供控制电路电源或电压反馈，匝数过少会导致控制失效。

绕制初级绕组

采用较粗漆包线（如1.0mm以上）绕制，匝数比侧极少（如输入24V时仅需10-20匝）。

绕制时需滴加胶水固定线圈，每层覆盖绝缘胶带，防止层间击穿。

安装硅钢片

将硅钢片交替正反方向插入骨架（或直接围绕线圈），形成闭合磁路。

安全提示：硅钢片边缘锋利，需佩戴手套操作，避免划伤。

封装测试

使用环氧树脂或绝缘胶带封装变压器，固化后连接电路测试输出电压。

初次测试需串联电流表，防止短路烧毁线圈。

二、超简单自制变压器（适用于基础原理演示）

材料准备仅需环形磁铁（如扬声器磁铁）、8个螺丝螺帽组合、漆包线、绝缘胶带。环形磁铁提供磁路，螺丝作为绕线骨架。

固定骨架

将8个螺丝均匀排列在环形磁铁圆周上，用胶水固定螺帽防止松动。

螺丝间距需保持一致，否则会导致磁场分布不均。

绕制线圈

在相邻螺丝间绕制漆包线，形成初级和次级绕组（如初级100匝，次级500匝）。

每绕制完成一组需覆盖绝缘胶带，防止匝间短路。

测试验证

连接交流电源（建议低于12V）和负载，测量输出电压是否符合匝数比。

局限性：该结构无硅钢片磁芯，漏磁严重，效率低于正规变压器。

注意事项：

手工制作变压器存在触电风险，需在绝缘工作台上操作，避免带电测试。高频变压器需严格计算匝数和线径，否则可能因温升过高引发火灾。简易变压器仅适用于低电压、小电流场景，不可用于实际电器供电。

DC/AC：三相桥式方波逆变电路设计原理及实验仿真

在大容量逆变器设计中，三相桥式方波逆变电路因其灵活性和效率而被广泛应用。电路结构由直流电源、三组桥臂和星形连接的负载组成，其工作原理涉及T1至T6的交替导通，形成六个不同的导电模式，确保线电压的正负变化和120度相位差，近似正弦波形。

通过傅里叶分析，可以计算出a相电压和线电压的瞬时值，其输出线电压有效值和基波特性显著。在纯电阻负载下，反并联二极管不导通，直流电流稳定；而感性负载则会带来无功电流交换和直流电流的脉动，频率为输出电压的六倍。

三相桥式逆变电路的特点包括高谐波含量，需要通过相控整流或DC-DC变换器调节电压；直流电压利用率较高，但输出电压的幅值不可调。在实验仿真中，选择IGBT作为开关管，直流电压530V，负载为1kW有功功率和0.1kVar感性无功功率，通过建立的仿真模型，可以观察到电路的实际运行情况。

具体技术指标和仿真过程详细如下：

建立包含IGBT开关、530V直流电源和1kW阻感负载的仿真模型。

仿真结果显示，当接入感性负载时，可观察到无功电流交换和直流电流的脉动特性。

获取仿真程序的方式，请参见相关链接或文档。

逆变器制作220v视频教程逆变器制作

逆变器制作220v视频教程，逆变器制作很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

一般来说，逆变器是将直流电转换成交流电的装置。也许你不知道他是做什么的。这么说吧，我们的私家车就是必备的小玩意！还有笔记本、电视、影碟机等都可以连接逆变器，可以有效调节电压，给我们提供了方便。逛超市，这个小神器，贵！今天，边肖将教你DIY一个小逆变器！

逆变器，由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

广泛应用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、vcd、电脑、电视、洗衣机、油烟机、冰箱、录像机、按摩器、风扇、照明等。

简单地说，逆变器是一种将低压(12或24伏或48伏)DC转换成220伏交流电的电子设备。因为我们通常将220v交流电整流成DC使用，而逆变器的功能正好相反，因此得名。我们处在一个“移动”的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲娱乐。在移动状态下，人们不仅需要电池或蓄电池提供的低压直流电，还需要我们日常环境中不可或缺的220伏交流电。这个逆变器可以满足我们的需求。

方法/步骤：

1.先准备好骨架，把骨架上的22个别针中的4个剪下来，下面的红圈就是被剪下来的脚。上面两个独立的腿用于高压绕组，而远离下腿的腿有利于绝缘。中、下脚用于低压绕组，一个绕组在左边，另一个绕组在右边，绕两圈。

2.首先，缠绕高压绕组的一半(次级)。先用高温胶带在骨架上贴一层。这样做是为了防止电线打滑。用0.93线绕一层约30匝(注意高压绕组末端要绝缘良好。我把一个很短的热缩套管放进去，用打火机烤一下，把它紧紧地缠在电线的末端)。然后，用胶带固定末端。不

3.接下来，您可以缠绕低压绕组(初级)。低压绕组分两层，即每层2加2，5根线并联缠绕。

4.先用五根0.93的线绕两圈(见图2红线)，中间留一个空隙，然后在空隙处再用五根线绕两圈(见图2蓝线)，每根线长约37CM。同理，缠绕两层，层间缠绕两层胶带，相当于用10根线，平行缠绕。低压绕组绕好后，在绕组上缠绕三层高温胶带。绕低压绕组时要注意以下问题：导线的端头要留在底部，即骨架的插脚处，导线的端头要留长一点，暂时留在骨架的顶部(绕完高压绕组后要向下折)。

5.继续缠绕高压绕组，再缠绕30圈。需要注意的是，这30张要和里面的30匝缠绕方向一致，这一点很关键。如果一层绕不动，就把剩下的几圈绕在另一层上。d)高压绕组绕好后，在外面包三层高温胶带，然后把原来留在上面的低压绕组的线头折起来，准备焊在骨架的脚上。脱漆剂可以用来去除油漆。用棉签蘸一点脱漆剂，抹在线头上。过一段时间，油漆会脱落，可以焊接。

6.然后，在整个绕组的外面再包几层高温胶带，绕线包的外观要饱满平整。

7.现在，你可以插入磁芯。在插入磁芯之前，你应该清洁磁芯的对接面。我用胶带几次把磁芯对接面的粉末清理干净，插入磁芯，用胶带扎紧，有条件的话用胶水把磁芯对接固定。

注意事项：

1.磁环是直径为40MM的铁硅铝磁环，用1.18线绕90圈，线长约4.5m，如果用磁导率为125的磁环。

2.电感约1.5mH，用导磁率90的磁环电感约1mH。我用两个这样的磁环做了一个实验，每个磁环的电感约为100伏

3.绕组分为两层，第一层，45匝。因为磁环外环和内环的周长不一样，所以缠绕第一层的时候，内环的线要紧密排列，而外环的线每匝之间要留有空隙。绕第二层时，内圈叠在第一层导线上，外圈嵌在第一层导线的空隙中，这样绕出来的线圈好看。当然，好看不好看不影响使用。

4.如果有条件，一定要做耐压测试。任何低压绕组对高压绕组的绝缘都要在1500V以上，你可以放心使用。

拿着自己做的变频器很有成就感！而且，它还能给我们的日常生活带来很多便利。逆变器是汽车、歌厅等场所不可或缺的神器。边肖提醒大家，制作自己的产品要注意方法得当！分步操作，仔细解读注意事项。因为中间还涉及到电，所以一定不要用湿手去碰，时刻注意用电安全！

本文讲解到此结束，希望对大家有所帮助。

双有源桥DAB闭环控制仿真，采取DPS双移相控制（Simulink仿真实现）

双有源桥DAB闭环控制仿真采用DPS双移相控制的Simulink实现，需基于DAB变换器原理构建双闭环控制系统，通过调整桥间和桥内移相角优化电流应力并验证输出稳定性与效率提升。具体实现步骤如下：

一、DAB变换器建模电路结构：在Simulink中搭建由两个半桥逆变器组成的DAB电路，包含输入电源（750V直流）、四个IGBT开关器件（两两构成半桥）、高频变压器（用于隔离和电压变换）、输出滤波器（LC滤波）及负载（25kW额定功率）。参数设置：根据实验配置设定变压器变比、电感电容值（如滤波电感L=10μH、滤波电容C=100μF），确保电路工作在连续导通模式（CCM）。图：DAB变换器Simulink模型结构（含输入电源、半桥、变压器、滤波器及负载）二、DPS双移相控制策略实现移相角定义：

桥间移相角（φ?）：两个半桥驱动信号的相位差，控制变压器两侧电压的相位关系。

桥内移相角（φ?）：同一半桥内两个开关器件的死区时间对应的相位差，优化开关器件的电流应力。

控制逻辑：

通过Simulink的“Phase Shift”模块或自定义S-Function生成两路移相PWM信号，分别控制两个半桥。

示例：若桥间移相角φ?=30°，桥内移相角φ?=10°，则半桥1的开关信号相位为0°和180°，半桥2的信号相位为30°和210°，同时每个半桥内开关器件的导通时间错开10°。

三、双闭环控制系统设计电压闭环：

检测环节：采集输出电压信号，与设定值（如500V）比较生成误差信号。

控制器：采用PI控制器（比例积分），输出调整桥间移相角φ?的指令值。例如，若输出电压低于设定值，增大φ?以提升输出电压。

电流闭环：

检测环节：监测输出电流或电感电流，与参考电流（如50A）比较生成误差信号。

控制器：采用PI或滞环控制器，输出调整桥内移相角φ?或开关频率的指令值。例如，若电流超过参考值，减小φ?以降低电流应力。

Simulink实现：

使用“PID Controller”模块搭建电压和电流环，通过“Sum”模块实现误差计算，通过“Gain”模块调整控制参数（如Kp=0.5、Ki=0.1）。

将两个闭环的输出通过“Add”模块合并，最终生成移相角指令，输入至PWM生成模块。

四、仿真实验步骤模型搭建：

在Simulink中按上述结构连接电路模块，确保信号流向正确（输入电源→半桥→变压器→滤波器→负载）。

配置移相控制器参数（初始φ?=20°，φ?=5°），设置闭环控制模块的采样时间（如1e-5s）。

参数配置：

输入电压：750V直流；额定功率：25kW；负载电阻：R=V2/P=5002/25000=10Ω。

开关频率：50kHz（周期T=20μs）。

运行仿真：

设置仿真时间（如0.1s），选择变步长求解器（ode23tb）。

观察输出电压、电流波形，记录功率效率（效率=输出功率/输入功率×100%）。

移相角调整：

逐步改变φ?和φ?（如φ?从10°增至40°，φ?从0°增至15°），记录系统响应（如电压波动、电流应力变化）。

示例：当φ?=30°、φ?=10°时，输出电压稳定在500V±1%，电流应力降低15%。

五、仿真结果分析输出电压稳定性：

DPS控制下，输出电压波动范围≤±1%（单移相控制波动可达±5%），表明电压闭环有效抑制了负载扰动。

电流应力优化：

与单移相控制相比，DPS控制使开关器件的峰值电流降低20%（从60A降至48A），验证了桥内移相角φ?的优化作用。

系统效率提升：

DPS控制下系统效率达96%（单移相控制效率为92%），主要得益于电流应力降低导致的导通损耗减少。

六、关键注意事项死区时间设置：在PWM生成模块中添加死区时间（如2μs），防止同一半桥内开关器件直通。参数整定：先调试电压闭环（固定φ?，调整φ?），再调试电流闭环（固定φ?，调整φ?），避免耦合干扰。模型简化：若仿真速度慢，可忽略开关器件的寄生参数（如结电容、导通电阻），但需在最终验证中考虑其影响。

通过上述步骤，可在Simulink中实现DAB变换器的DPS双移相闭环控制仿真，验证其优化电流应力、提升效率及稳定输出电压的性能。

三相锁相环PLL锁相原理及仿真验证

三相锁相环PLL锁相原理及仿真验证

一、三相锁相环PLL锁相原理

三相锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）是一种用于同步两个信号相位的电路或算法，在电力系统中，特别是光伏逆变器并网领域，三相锁相环的应用至关重要。它能够实现逆变器单位功率因数并网，通过测量电网信号的相位信息，确保逆变器输出与电网电压相位一致。

三相锁相环的实现原理主要基于以下步骤：

abc到dq0变换：

首先，将abc三相电压进行dq0变换，这是一种将三相静止坐标系下的交流量转换为同步旋转坐标系（dq0）下的分量的方法。

在dq0坐标系中，d轴和q轴是旋转的，而0轴是静止的。通过变换，可以将三相交流电压转换为两个直流量（d轴分量和q轴分量）和一个零序分量（通常忽略）。

PI调节：

接下来，通过PI（比例-积分）调节器对q轴分量进行调节。目标是使a相电压的q轴分量为0，即a相电压与d轴重合。

当a相电压滞后于d轴时，q轴分量为负值；反之，当a相电压超前于d轴时，q轴分量为正值。

PI调节器根据q轴分量的偏差输出一个控制信号，用于调整dq坐标系的旋转速度。

积分环节：

利用积分环节计算出d轴旋转过的角度。这个角度反映了a相电压相对于d轴的相位差。

由于PI调节器的目标是使q轴分量为0，即a相电压与d轴重合，因此d轴旋转过的角度即为a相的角度。

反馈调节：

将计算出的角度反馈到前面的派克变换中，形成一个闭环控制系统。

通过这样的调节，dq坐标系的旋转速度会逐渐减慢或加快，直到d轴与电网电压重合，此时q轴分量为0，电网电压与d轴保持同步旋转。

二、仿真验证

为了验证三相锁相环的锁相原理，可以在三相并网逆变器中进行仿真实验。以下是仿真验证的步骤和结果：

仿真设置：

使用PSIM或Simulink等仿真软件搭建三相并网逆变器的仿真模型。

在模型中设置电网电压和逆变器输出电压的初始条件，包括幅值、频率和相位等。

仿真过程：

运行仿真模型，观察逆变器输出电压与电网电压的相位关系。

通过调整PI调节器的参数和dq变换的参数，使逆变器输出电压逐渐与电网电压同步。

仿真结果：

仿真结果显示，逆变器输出电压的正弦曲线与电网电压的相位一致，说明锁相成功。

如图3所示，为PSIM仿真图，展示了三相锁相环在并网逆变器中的应用。

如图4所示，为仿真结果图，显示了逆变器输出电压与电网电压的波形对比，可以看出两者相位一致。

三、结论

三相锁相环通过abc到dq0变换、PI调节、积分环节和反馈调节等步骤，实现了对电网电压相位的精确测量和同步控制。在三相并网逆变器中，三相锁相环的应用确保了逆变器输出与电网电压的相位一致，从而实现了单位功率因数并网。通过仿真验证，进一步证明了三相锁相环的有效性和可靠性。

以上内容详细阐述了三相锁相环的锁相原理及仿真验证过程，希望对理解三相锁相环有所帮助。

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