基于Matlab的孤立逆变电源设计方案

来源：电子爱好者博客  作者：刘江伟，王娜2013年10月11日 13:51

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[导读] 随着新能源技术的发展，微电网技术得到了越来越广泛的应用。逆变源作为微电网的主要组成部分，逆变源工作的稳定情况直接影响到微电网的电能质量。PWM逆变器输出波形的质量和动态性能主要决定因素是采用控制和实现方法。

关键词：双环控制策略PI控制逆变电源PWM

　　基于Matlab软件平台，采用双环控制策略设计的逆变源，利用Matlab-Simulink-SimPowerSystems的工具箱进行建模仿真，验证了本文所设计方案的可行性和有效性。

　　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。

　　1 PWM逆变器的电路结构和工作原理

　　在交-直-交变频器中，通常要求直流电路采用可控硅整流电路，如图1（a）所示。逆变输出的电压Uo 的大小可以通过改变Ud 的大小来控制。通过对逆变器触发电路频率的控制，可以改变输出电压Uo 的频率。但是，这种变频电路存在有缺陷：如果输出的交流电压为含有较多谐波的矩形波，这无论是对负载或是交流电网都是不利的；如果输出功率用相控方式来调节，就会使输入功率因数降低，同时由于有滤波大电容存在于中间直流环中，使得调节输入功率时惯性较大，系统响应缓慢。

　　为解决上述缺陷，可以采用如图1（b）所示的变频电路。这种电路通常称为PWM（Pulse Width Modula-tion）型变频电路，其基本的工作原理是对逆变电路中开关器件的通断进行有规律的控制，使输出端得到等幅不等宽的脉冲列，并用这些脉冲列来替代正弦波。按要求的规则对脉冲列的各脉冲宽度进行调制，既可改变电路输出电压的大小，又可以改变输出电压的频率。

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• 第 1 页：基于Matlab的孤立逆变电源设计方案

• 第 2 页：孤立逆变源双环控制策略

• 第 3 页：逆变源仿真结果

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