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基于SVPWM的电流双闭环T型三电平LCL型并网逆变器的仿真模型 Matlab/simulin...

基于SVPWM的电流双闭环T型三电平LCL型并网逆变器的仿真模型 Matlab/simulink仿真(2018a及以上版本),

最近在搞T型三电平并网逆变器的仿真,正好用到了电流双闭环+SVPWM的控制方案。这种拓扑结构在新能源并网里用得挺多的,特别是光伏和储能系统。咱们先来瞅瞅模型结构——T型三电平的优势在于中点钳位结构带来的低开关损耗,搭配LCL滤波器能有效抑制高频谐波。

先看主电路部分建模,Simulink里用IGBT搭了个T型三电平桥臂。这里有个小坑要注意:每个桥臂的钳位二极管参数设置不合理的话,仿真时容易报代数环错误。建议用带内阻的二极管模型,参数设置界面长这样:

Diode_Ron = 1e-3; Diode_Roff = 1e6; Diode_Vf = 0.8;

电流双闭环的内环设计是关键。电压外环输出作为电流内环的给定,这里推荐用准PR控制器替代传统PI,对特定次谐波抑制效果更好。代码层面可以这么实现:

function y = QPR_Controller(u) Kp = 0.5; Kr = 20; w0 = 2*pi*50; dw = 5; s = tf('s'); G = Kp + (2*Kr*dw*s)/(s^2 + 2*dw*s + w0^2); y = lsim(G, u, t); end

SVPWM生成部分建议用查表法实现,毕竟实时计算扇区号太耗资源。建个二维查找表保存60°分区内的基本矢量作用时间,仿真速度能提升30%以上。实测发现当直流侧电压波动超过10%时,需要加入电压前馈补偿,否则电流波形会出现明显畸变。

基于SVPWM的电流双闭环T型三电平LCL型并网逆变器的仿真模型 Matlab/simulink仿真(2018a及以上版本),

LCL参数设计有个经验公式:滤波电感取总电感值的3%-5%,阻尼电阻按R=1/(3ωC)计算。仿真时如果遇到谐振尖峰,试试在电容支路串个5Ω左右的电阻。这里给出个参数计算脚本:

Pn = 10e3; % 额定功率 Vdc = 600; % 直流电压 fs = 10e3; % 开关频率 L1 = Vdc^2/(3*Pn*fs); % 网侧电感 L2 = 0.3*L1; % 逆变侧电感 Cf = 1/((2*pi*fs/10)^2*(L1+L2)); % 滤波电容

波形调试时有个小技巧:在PWM输出后加个Transport Delay模块,设置1.5个开关周期左右的延时,能更好模拟实际控制器的计算延迟。最后放个仿真结果对比——没加阻尼电阻时THD大概3.2%,加上后直接降到1.8%,效果立竿见影。

整个模型跑下来发现,当电网电压跌落超过20%时,电流环会出现暂态超调。这时候需要动态调整电流限幅值,在Simulink里用个简单的if语句块就能实现:

if Vgrid < 0.8*311 I_max = 0.8*I_rated; else I_max = I_rated; end

建议仿真步长别超过开关周期的1/20,用ode23tb求解器比较稳。遇到过奇怪的波形震荡问题,后来发现是PWM生成模块的载波相位没对齐,用Synchronized Pulse Generator模块后问题消失。总的来说这个方案在THD和动态响应之间取得了不错平衡,适合中功率并网场景。

http://www.jsqmd.com/news/393560/

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