探索三相三线制H桥逆变器的多模式控制之旅

三相三线制H桥逆变器能实现并网PQ离网VF控制。 总模型包含七个模块 模块1主电路 H桥逆变器以及负载和电网其中DC800vAC380v必要负载60kw可切段负载10kw。 模块2锁相环环节 针对网侧和PCC段侧进行锁相处理采取普通PLL锁相环分别使用matlab模块化搭建PLL封装搭建matlab软件可视化搭建。 本人已尝试使用DSOSI-PLLDSOGI-FLLDDSRF等多种改进锁相环效果波形均很好。 如果想模拟工况在三相不平衡情况下和含有高次谐波情况下 的电压则需要对应使用我上述提到的改进锁相环买了这个模型我可以无偿提供给你。 模块3脱网锁相与相位预同步环节 考虑到并网切离网后PCC端参考相位无法继续参考电网侧相位使用脱网锁相环节让PCC相位得到脱网一瞬间时的网侧相位并继续以额定频率50Hz进行相位变化。 离网切并网前考虑到PCC相位与电网相位有差距为了避免污染电网使用相位预同步装置在PCC相位准确跟踪电网相位后再进行配网操作。 模块4坐标变换与离网参考电压频率生成环节 因为本模型采取的是并网PQ控制离网VF控制需要用到Vabc对应的dq轴分量进行准确调控因此进行坐标变换。 模块5控制环节 采取并网PQ功率网环电流内环调制离网VG电压外环电流内环调制。 为了改进并离网切换时的波形更平滑采取基于共用电流环下的改进状态跟随控制。 切换过程看波形图。 模块6SPWM调制环节 没什么好说的如果有需要改成SVPWM效果也一样。 模块7孤岛检测环节 使用了一种注入无功电流扰动的主动检测法两个被动检测法分别是过/欠电压孤岛检测和THD谐波检测。 3种方法同时进行孤岛检测对于非计划孤岛现象检测时间在0.02s左右效果良好。 开关控制部分和波形观测部分放在了一起可根据需要自由切换模式并网时高功率和低功率PQ运行开关离网时高载和低载VF运行开关模拟离网相位偏离开关预同步准同期开关孤岛检测开关非计划孤岛开关 p3为PCC电压波形 p4为PCC电流波形 p5为PCC功率 p6为孤岛检测 p7为相位跟踪情况最近在研究三相三线制H桥逆变器这可是个有趣的玩意儿它能实现并网PQ和离网VF控制就像一个能在不同环境下灵活切换工作模式的小能手。总模型的七个魔法模块整个总模型包含了七个模块每个模块都各司其职协同工作共同打造出这个功能强大的逆变器系统。模块1主电路主电路部分是整个系统的硬件基础它包含H桥逆变器以及负载和电网。这里的参数设定很关键DC800vAC380v必要负载60kw还有可切段负载10kw。想象一下这就好比是一个电力枢纽负责将直流电转换为交流电并与负载和电网进行电力交互。模块2锁相环环节锁相环环节就像是一个精准的时钟校准器针对网侧和PCC段侧进行锁相处理。我们可以通过多种方式来搭建它像matlab模块化搭建、PLL封装搭建还有matlab软件可视化搭建。而且我还尝试了DSOSI - PLLDSOGI - FLLDDSRF等多种改进锁相环效果波形都特别好。比如说在三相不平衡或者含有高次谐波的电压工况下就得用这些改进锁相环。要是买了这个模型我可以无偿提供哦。三相三线制H桥逆变器能实现并网PQ离网VF控制。 总模型包含七个模块 模块1主电路 H桥逆变器以及负载和电网其中DC800vAC380v必要负载60kw可切段负载10kw。 模块2锁相环环节 针对网侧和PCC段侧进行锁相处理采取普通PLL锁相环分别使用matlab模块化搭建PLL封装搭建matlab软件可视化搭建。 本人已尝试使用DSOSI-PLLDSOGI-FLLDDSRF等多种改进锁相环效果波形均很好。 如果想模拟工况在三相不平衡情况下和含有高次谐波情况下 的电压则需要对应使用我上述提到的改进锁相环买了这个模型我可以无偿提供给你。 模块3脱网锁相与相位预同步环节 考虑到并网切离网后PCC端参考相位无法继续参考电网侧相位使用脱网锁相环节让PCC相位得到脱网一瞬间时的网侧相位并继续以额定频率50Hz进行相位变化。 离网切并网前考虑到PCC相位与电网相位有差距为了避免污染电网使用相位预同步装置在PCC相位准确跟踪电网相位后再进行配网操作。 模块4坐标变换与离网参考电压频率生成环节 因为本模型采取的是并网PQ控制离网VF控制需要用到Vabc对应的dq轴分量进行准确调控因此进行坐标变换。 模块5控制环节 采取并网PQ功率网环电流内环调制离网VG电压外环电流内环调制。 为了改进并离网切换时的波形更平滑采取基于共用电流环下的改进状态跟随控制。 切换过程看波形图。 模块6SPWM调制环节 没什么好说的如果有需要改成SVPWM效果也一样。 模块7孤岛检测环节 使用了一种注入无功电流扰动的主动检测法两个被动检测法分别是过/欠电压孤岛检测和THD谐波检测。 3种方法同时进行孤岛检测对于非计划孤岛现象检测时间在0.02s左右效果良好。 开关控制部分和波形观测部分放在了一起可根据需要自由切换模式并网时高功率和低功率PQ运行开关离网时高载和低载VF运行开关模拟离网相位偏离开关预同步准同期开关孤岛检测开关非计划孤岛开关 p3为PCC电压波形 p4为PCC电流波形 p5为PCC功率 p6为孤岛检测 p7为相位跟踪情况这里简单看一下普通PLL锁相环在Matlab中的代码示例简化示意% 定义采样频率等参数 fs 10000; % 采样频率 t 0:1/fs:1 - 1/fs; % 时间向量 % 生成三相不平衡电压信号模拟 A 1; % 幅值 f 50; % 频率 phi1 0; phi2 -2*pi/3; phi3 2*pi/3; V1 A*sin(2*pi*f*t phi1); V2 A*sin(2*pi*f*t phi2); V3 A*sin(2*pi*f*t phi3); % 假设这里进行PLL锁相环处理 % 简单示意实际PLL代码复杂得多 theta 0; % 初始相位 for n 1:length(t) % 这里省略复杂的PLL计算逻辑简单更新相位 theta theta 2*pi*f/fs; % 利用更新后的相位做一些处理比如生成参考信号等 end这段代码简单模拟了三相不平衡电压信号并对PLL锁相环处理过程做了极其简化的示意。实际中PLL锁相环涉及到复杂的鉴相、滤波、压控振荡器等环节。模块3脱网锁相与相位预同步环节这个模块考虑得很周全。当并网切离网后PCC端参考相位不能再跟着电网侧相位走了所以就有了脱网锁相环节它能让PCC相位得到脱网一瞬间时的网侧相位然后继续以额定频率50Hz进行相位变化。而在离网切并网前呢因为PCC相位和电网相位可能有差距为了不污染电网就用到了相位预同步装置等PCC相位准确跟踪电网相位后再进行配网操作。这就像是两个舞者在交接的时候要调整好步伐才能完美配合。模块4坐标变换与离网参考电压频率生成环节由于模型采用并网PQ控制和离网VF控制就需要用到Vabc对应的dq轴分量来准确调控这时候坐标变换就派上用场啦。就好像是给电力信号换了个“坐标系”让我们能更方便地对其进行控制。模块5控制环节控制环节是整个系统的“大脑”。并网采用PQ功率网环电流内环调制离网则是VG电压外环电流内环调制。为了让并离网切换时的波形更平滑还采用了基于共用电流环下的改进状态跟随控制。可以通过看波形图来直观感受这个切换过程。下面是一段简单的电流内环控制代码示例以并网PQ控制为例同样简化示意% 定义一些参数 Kp 0.1; % 比例系数 Ki 0.01; % 积分系数 error_sum 0; for n 1:length(t) % 假设这里获取到参考电流iref和实际电流i iref some_function_to_get_iref(n); i some_function_to_get_i(n); error iref - i; error_sum error_sum error; % 计算控制量u u Kp*error Ki*error_sum; % 利用控制量u去控制逆变器等设备 end这段代码通过比例积分控制来调整电流使其跟踪参考电流实际应用中会结合更多系统参数和复杂逻辑。模块6SPWM调制环节这个环节比较直接如果有需要改成SVPWM效果也一样。它就像是一个信号调制器把控制信号转化为适合逆变器工作的脉冲信号。模块7孤岛检测环节孤岛检测环节采用了一种注入无功电流扰动的主动检测法再加上过/欠电压孤岛检测和THD谐波检测这两个被动检测法。三种方法同时进行孤岛检测对于非计划孤岛现象检测时间在0.02s左右效果相当不错。这就好比给系统装了好几双“眼睛”随时监测是否出现孤岛情况。灵活的开关控制与波形观测开关控制部分和波形观测部分放在了一起能根据需要自由切换模式。像并网时高功率和低功率PQ运行开关离网时高载和低载VF运行开关模拟离网相位偏离开关预同步准同期开关孤岛检测开关非计划孤岛开关等等。我们可以通过观察p3PCC电压波形、p4PCC电流波形、p5PCC功率、p6孤岛检测、p7相位跟踪情况这些波形来深入了解系统的运行状态。总之三相三线制H桥逆变器的这个模型涵盖了多个关键技术环节每个环节都紧密相连共同构建出一个高效、稳定且功能多样的电力转换与控制系统。希望我的这些分享能给对这方面感兴趣的朋友一些启发。