三相逆变器双pi控制器参数如何调节_空间矢量LCL三相逆变器

逆变器广泛应用于太阳能发电、风能发电、工业场所等领域，技术的发展使各种设备对逆变器控制的要求越来越高。传统的逆变控制方法有双闭环 PI控制、无差拍控制、比例谐振控制、滑模控制等。其中 PI 基于空间矢量法的控制器算法简单，可靠性高。PI基于控制PQ控制的LCL逆变器具有电网友好的特点，使逆变器输出无功可调，提供电压支撑，提高电网电压稳定性。基于PQ逆变器控制策略如下图所示，通过测量逆变器输出电流计算有功功率和无功功率，并与参考值进行比较PI控制量，通过SVPWM生成PWM脉冲，驱动IGBT，实现控制PQ的目标。

基于 LCL 滤波器三相电压并网逆变器主拓扑结构示意图如图所示udc直流稳压电源，ugk为三相电网电压，L1k逆变器侧电感，L2k网侧电感，Ck滤波电容器，L1k、L2k、Ck组成 LCL 滤波器，i1k逆变器侧电流，i2k并网电流，ick在滤波电容电流中，下标 k=a、b、c，忽略过滤电容的寄生电阻和过滤电感的电阻。

假设电网电压 ugk稳定且三相对称，电感电流 i1k、i2k和电容电压 uck状态变量，由 KVL 和 KCL 定律可逆变系统的状态空间方程为：

式中：uck滤波电容电压；dk控制信号LCL滤波器的模型框图如图所示 所示，其中G1(s)=1/L1s，G2(s)=1/Cs，G3(s)=1/L2s

逆变系统的开环传输函数为：

式中：L 总电感，即 L= L1 L2。

总电感L的设计不仅要满足电流纹波的要求，还要在满足基本要求的情况下，尽量节省总电感磁心材料，减少装置体积。因此，在满足电流纹波要求的情况下，可以获得较小的值。 L 值不能太小，可得

式中：fsw开关频率；Ia为逆变器并网电流额定值。

从电路高频谐波的分流效果来看，应增加滤波电容器 C 值。然而，过大的电容值C会增加系统的无功功率，增加系统的损耗，降低系统的效率。一般来说，过滤电容 C 基波无功功率不能大于系统额定有功功率 5%。所以可以得到：

式中：λ 逆变系统的无功功率与额定功率之比；P 为逆变器额定功率；f1为电网频率；Em对电网电压有效。

采用simulink构建三相空间矢量逆变器模型，直流电压800V，0.2和0.5s有功阶跃，从0到50kW然后跌落到-20kW，0.8s无功阶跃，从0到50kVar ，仿真结果如下：

有功指令和实际功率

无功指令和实际功率

并网电流THD

从上述模拟结果可以看出，本文所述逆变器可以进行正常的稳态运行和临时过程，跟踪速度快，THD满足并网需求低于4%。

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