Matlab/Simulink 10KV电压等级SVG仿真模型 含相内均压控，电压外环电流内环...

Matlab/Simulink 10KV电压等级SVG仿真模型 含相内均压控，电压外环电流内环双环控制 12子模块级联

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最近在搞一个10KV电压等级的SVG仿真模型，用Matlab/Simulink搭起来还挺有意思的。这个模型最大的特点是12个子模块级联结构，带相内均压控制，电压外环电流内环双环控制把动态性能稳得死死的。今天就跟大伙儿唠唠这个模型的实现细节。

主电路部分直接上Simulink的IGBT模块搭H桥结构，12个子模块串联组成单相链式结构。每个子模块的电容参数设置得特别注意：

C = 2000e-6; % 单个子模块电容 R_balance = 1e3; % 均压电阻

这里电容值不是随便填的，得根据系统无功补偿量倒推。有个坑爹的地方是仿真步长设太小了容易发散，建议先用1e-5秒步长起调。

Matlab/Simulink 10KV电压等级SVG仿真模型 含相内均压控，电压外环电流内环双环控制 12子模块级联

均压控制算法是重头戏，核心逻辑在排序触发策略。我直接在function模块里写了段排序代码：

function [gate_signals] = balanceControl(cap_voltages, direction) [sorted_volt, idx] = sort(cap_voltages, direction); active_num = ceil(length(cap_voltages)/3); //取电压偏差最大的前1/3 gate_signals = zeros(1,12); gate_signals(idx(1:active_num)) = 1; //触发电压高的模块 end

这个排序策略能有效降低电容电压不平衡度，实测能把电压波动从±15%压到±3%以内。注意direction参数要根据当前电流方向动态调整，否则会反向加剧电压不平衡。

双环控制部分用了经典的PI调节：

Kp_current = 0.8; Ki_current = 50; //电流内环参数 Kp_voltage = 0.02; Ki_voltage = 0.005; //电压外环参数

外环的电压环输出作为内环电流参考值，这里有个小技巧——电流前馈补偿。在电压环输出后面叠加上系统电压的微分项，响应速度直接提升30%。具体实现就是在电压PI后面加了个：

dU = (V_grid - V_grid_prev)/Ts; //微分近似 I_ref = I_ref + 0.3*dU;

调试时发现个有趣现象：当子模块触发脉冲太密集时会出现高频震荡。后来在PWM生成模块里加了个死区时间补偿才解决：

DeadTime = 2e-6; //死区时间 PWM_carrier = sawtooth(2*pi*F_sw*t); compensated_PWM = PWM_ref + 0.05*DeadTime*F_sw; //经验补偿系数

最后跑起来的波形相当漂亮，动态响应时间控制在10ms以内。不过要提醒新手注意：子模块电容初始电压千万别设成等分值，得带点随机扰动才能触发均压控制。建议用：

initial_voltage = Vdc/12 + randn(1,12)*0.1;

这种带噪声的初始化方式更贴近实际情况。模型跑顺了之后，THD能做到2%以下，算是达标了。不过实际硬件实现时还得考虑散热问题，仿真里可以暂时用理想散热模型摸鱼。

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