SPWM波控制逆变器双闭环PID调节器的建模与仿真

SPWM波控制逆变器双闭环PID调节器的建模与仿真

随着电力行业的快速发展，逆变器的应用越来越广泛，逆变器的好坏会直

接影响整个系统的逆变性能和带载能力。逆变器的控制目标是提高逆变器输出

电压的稳态和动态性能，稳态性能主要是指输出电压的稳态精度和提高带不平

衡负载的能力；动态性能主要是指输出电压的THD(Total Hannonic Distortion) 和负载突变时的动态响应水平。在这些指标中对输出电压的THD 要求比较高，对于三相逆变器，一般要求阻性负载满载时THD 小于2%,非线性满载(整流性

负载)的THD 小于5%.这些指标与逆变器的控制策略息息相关。文中主要介绍

如何建立电压双环SPWM 逆变器的数学模型，并采用电压有效值外环和电压

瞬时值内环进行控制。针对UPS 单模块10 kVA 单相电压型SPWM 逆变器进行建模仿真。通过仿真，验证了控制思路的正确性以及存该控制策略下的逆变

器所具有的鲁棒性强，动态响应快，THD 低等优点。并以仿真为先导，将其思想移植到具体开发中，达到预期效果。

1 三电平逆变器单相控制模型的建立

带LC 滤波器的单相逆变器的主电路结构如图1 所示。图1 中L 为输出滤波

电感，C 为滤波电容，T1,T2,T3,T4 分别是用来驱动IGBT 的三电平的SPWM 波，U0 为输出负载两端的电压。在建立控制系统的仿真模型时，需要采集负

载两端的电压与实际要求的电乐值做比较，然后通过调节器可以得到所需要调

节的值。在此仿真模型中，驱动波形采用的是三电平的SPWM 波形，具体的

产生原理在这不做详细描述。在Matlah 的Simlink 库中SPWM 波的产生如图

2 所示，这里调制比设为0.8。

图1 三电平逆变器单相主电路

图2 四相SPWM 产生电路