基于Matlab的孤立逆變電源設(shè)計(jì)方案

來源：電子愛好者博客  作者：劉江偉，王娜2013年10月11日 13:51

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[導(dǎo)讀] 隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，微電網(wǎng)技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。逆變?cè)醋鳛槲㈦娋W(wǎng)的主要組成部分，逆變?cè)垂ぷ鞯姆€(wěn)定情況直接影響到微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。PWM逆變器輸出波形的質(zhì)量和動(dòng)態(tài)性能主要決定因素是采用控制和實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：雙環(huán)控制策略PI控制逆變電源PWM

　　基于Matlab軟件平臺(tái)，采用雙環(huán)控制策略設(shè)計(jì)的逆變?cè)?，利用Matlab-Simulink-SimPowerSystems的工具箱進(jìn)行建模仿真，驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性。

　　0 引言

　　隨著太陽能、風(fēng)能等可再生能源的發(fā)展，分布式發(fā)電以其環(huán)境污染少、能源綜合利用率高、供電可靠等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為了各國(guó)家競(jìng)相研究的熱點(diǎn)，在美國(guó)、歐洲等技術(shù)成熟的國(guó)家和地區(qū)，以將其廣泛應(yīng)用在微電網(wǎng)中。逆變電源作為一種有效的電力供應(yīng)源，成為了微電網(wǎng)的重要組成部分，并在微電網(wǎng)的研究和實(shí)施中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　本文設(shè)計(jì)的基于PWM 的孤立逆變電源，其控制模型采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制策略，電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)均采用PI控制方式。應(yīng)用Matlab軟件建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行仿真，通過仿真驗(yàn)證了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理性，以及雙環(huán)控制策略的應(yīng)用效果，分析仿真結(jié)果證明了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的合理性和有效性。

　　1 PWM逆變器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

　　在交-直-交變頻器中，通常要求直流電路采用可控硅整流電路，如圖1（a）所示。逆變輸出的電壓Uo 的大小可以通過改變Ud 的大小來控制。通過對(duì)逆變器觸發(fā)電路頻率的控制，可以改變輸出電壓Uo 的頻率。但是，這種變頻電路存在有缺陷：如果輸出的交流電壓為含有較多諧波的矩形波，這無論是對(duì)負(fù)載或是交流電網(wǎng)都是不利的；如果輸出功率用相控方式來調(diào)節(jié)，就會(huì)使輸入功率因數(shù)降低，同時(shí)由于有濾波大電容存在于中間直流環(huán)中，使得調(diào)節(jié)輸入功率時(shí)慣性較大，系統(tǒng)響應(yīng)緩慢。

　　為解決上述缺陷，可以采用如圖1（b）所示的變頻電路。這種電路通常稱為PWM（Pulse Width Modula-tion）型變頻電路，其基本的工作原理是對(duì)逆變電路中開關(guān)器件的通斷進(jìn)行有規(guī)律的控制，使輸出端得到等幅不等寬的脈沖列，并用這些脈沖列來替代正弦波。按要求的規(guī)則對(duì)脈沖列的各脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變電路輸出電壓的大小，又可以改變輸出電壓的頻率。

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本文導(dǎo)航

• 第 1 頁：基于Matlab的孤立逆變電源設(shè)計(jì)方案

• 第 2 頁：孤立逆變?cè)措p環(huán)控制策略

• 第 3 頁：逆變?cè)捶抡娼Y(jié)果

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