基于Matlab的孤立逆變電源設計方案

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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[導讀] 隨著新能源技術的發展，微電網技術得到了越來越廣泛的應用。逆變源作為微電網的主要組成部分，逆變源工作的穩定情況直接影響到微電網的電能質量。PWM逆變器輸出波形的質量和動態性能主要決定因素是采用控制和實現方法。

關鍵詞：雙環控制策略PI控制逆變電源PWM

　　基于Matlab軟件平臺，采用雙環控制策略設計的逆變源，利用Matlab-Simulink-SimPowerSystems的工具箱進行建模仿真，驗證了本文所設計方案的可行性和有效性。

　　0 引言

　　隨著太陽能、風能等可再生能源的發展，分布式發電以其環境污染少、能源綜合利用率高、供電可靠等優點，逐漸成為了各國家競相研究的熱點，在美國、歐洲等技術成熟的國家和地區，以將其廣泛應用在微電網中。逆變電源作為一種有效的電力供應源，成為了微電網的重要組成部分，并在微電網的研究和實施中得到了廣泛的應用。

　　本文設計的基于PWM 的孤立逆變電源，其控制模型采用電壓外環和電流內環雙環控制策略，電壓外環和電流內環均采用PI控制方式。應用Matlab軟件建立實驗模型進行仿真，通過仿真驗證了控制系統設計方案的合理性，以及雙環控制策略的應用效果，分析仿真結果證明了系統設計方案的合理性和有效性。

　　1 PWM逆變器的電路結構和工作原理

　　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。通過對逆變器觸發電路頻率的控制，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，這無論是對負載或是交流電網都是不利的；如果輸出功率用相控方式來調節，就會使輸入功率因數降低，同時由于有濾波大電容存在于中間直流環中，使得調節輸入功率時慣性較大，系統響應緩慢。

　　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逆變電路中開關器件的通斷進行有規律的控制，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。按要求的規則對脈沖列的各脈沖寬度進行調制，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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本文導航

• 第 1 頁：基于Matlab的孤立逆變電源設計方案

• 第 2 頁：孤立逆變源雙環控制策略

• 第 3 頁：逆變源仿真結果

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