基于Matlab软件模块孤立逆变电源的设计方案

只看该作者 · 2013-10-26 10:34

0 引言
随着太阳能、风能等可再生能源的发展，分布式发电以其环境污染少、能源综合利用率高、供电可靠等优点，逐渐成为了各国家竞相研究的热点，在美国、欧洲等技术成熟的国家和地区，以将其广泛应用在微电网中。逆变电源作为一种有效的电力供应源，成为了微电网的重要组成部分，并在微电网的研究和实施中得到了广泛的应用。
本文设计的基于PWM的孤立逆变电源，其控制模型采用电压外环和电流内环双环控制策略，电压外环和电流内环均采用PI控制方式。应用Matlab软件建立实验模型进行仿真，通过仿真验证了控制系统设计方案的合理性，以及双环控制策略的应用效果，分析仿真结果证明了系统设计方案的合理性和有效性。

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1 孤立逆变源双环控制策略
如图1 所示，为设计的基于PWM孤立逆变源的电压电流双环控制原理图。控制外环为电压控制环，电压Vabc 的反馈值由测量模块2测得，并与给定的参考值进行比较，误差信号经过PI控制器调节后作为电流内环基准;控制内环为电流控制环，由测量模块1测得的反馈的电流值Iabc1 与电流基准进行比较产生的误差信号，经过PWM发生器离散化之后产生PWM控制信号。

只看该作者 · 2013-10-26 10:34

PI控制器是具有比例-积分控制规律的控制器，其控制规律是指控制器的输出信号u(t)既反映输入信号 e(t)，又反映 e(t)对t的积分，即：

式中：kP 为可调比例系数，TI 为可调积分时间常数。
在控制工程实践中，PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。PI参数的准确设置，对控制效果至关重要，可调积分时间常数TI 会影响系统达到稳定的时间和稳定性，可调比例系数kP 会对系统的响应时间产生影响。在本文设计的孤立逆变源中，利用工程整定的方法，对外环电压反馈值vabc 进行调节的PI调节器，其参数整定值为：kP =0.25,TI =300;对内环电流反馈Iabc1 进行调节的PI调节器，其参数整定值为：kP =1.25。TI =1。

只看该作者 · 2013-10-26 10:35

2 逆变源仿真结果
根据参数设置进行建模仿真，仿真开始后，逆变电源在很短暂的时间就达到了稳态运行，经测量模块2测量输出的电流Iabc 和电压Vabc ,测量模块1测量输出的电流Iabc1 ,以及调制系数m 的输出波形如图2、图3所示。

逆变电源运行达到稳态后，由图7输出的电压和电流波形分析可知，逆变电源达到稳后的运行状态非常稳定，达到了预期的效果。由图8可知，调制系数m在经过短暂的震荡之后收敛到0.85~0.9稳定的区间，表明了调制控制的稳定性。

只看该作者 · 2013-10-26 10:36

3 结语
本文通过分析分布式发电作为高效、清洁的发电方式，以其具有投资少、可与环境兼容等优点，及其在微电网中得到了广泛的应用。逆变电源作为微电网的重要组成部分，其设计运行的稳定性、有效性和可行性，直接会影响到整个微电网供电的电能质量。方案设计的电压外环和电流内环双环控制的逆变电源，电压外环可以增加系统的稳定性和消除静态误差，电流内环可以提高系统的快速性和动态特性。采用PI 控制策略，利用Matlab 软件建立了实验仿真平台。仿真结果表明，本方案所设计的逆变电源具有很好的稳态性能和动态性能，控制系统设计合理稳定，参数的选择合理有效。

基于Matlab软件模块孤立逆变电源的设计方案

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