news 2026/2/18 3:21:01

基于LCL滤波器的单相逆变器并网控制电路仿真研究:dq坐标系网侧电流闭环控制的实现与验证

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张小明

前端开发工程师

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基于LCL滤波器的单相逆变器并网控制电路仿真研究:dq坐标系网侧电流闭环控制的实现与验证

单相逆变器并网控制电路仿真。 网侧采用LCL滤波器。 基于dq坐标系的网侧电流闭环控制。 仿真中在0.3秒和0.6秒出更改了网侧电流给定值,以验证闭环控制效果,可实现较好地跟随,且网侧电压维持220ac不变。 运行环境为matlab/simulink/plecs等

打开Simulink模型时,LCL滤波器模块正在发出轻微的嗡鸣声——这玩意儿确实比纯电感滤波难伺候多了。不过好在dq坐标系控制让事情变得有趣起来,就像给躁动的电流套上了智能缰绳。

咱们先看控制核心部分:在同步旋转坐标系里,原本正弦波形的网侧电流被解耦成直流量。随手点开Current Controller子系统,两个PI调节器正对着id和iq使劲:

% 典型PI参数设置示例 Kp_d = 2.5; Ki_d = 150; Kp_q = 1.8; Ki_q = 120;

这两个参数可不是随便填的,之前用自动整定工具折腾了半小时才找到最佳平衡点。有意思的是q轴增益比d轴小,这是因为系统对无功分量的响应速度要求略低。

模型里藏着个彩蛋——坐标变换模块用了二阶广义积分器(SOGI)来提取正交分量。代码层面长这样:

function [alpha, beta] = SOGI(theta) persistent integrator1 integrator2; if isempty(integrator1) integrator1 = 0; integrator2 = 0; end k = 1.414; % 魔法系数 omega = 100*pi; Ts = 1e-5; integrator1 = integrator1 + (theta - integrator1 - k*integrator2)*omega*Ts; integrator2 = integrator2 + integrator1*omega*Ts; alpha = integrator1; beta = integrator2; end

这串代码像在玩杂耍,通过两个积分器的互相喂养生成精确的正交信号。仿真时特意让电网频率波动±2Hz,这个结构依然稳如老狗。

波形区突然闪过的红色触发线显示:0.3秒时刻电流给定从10A跳变到15A。放大局部观察,实际电流用约15ms完成跟踪,期间LCL谐振点附近出现轻微振荡。别慌,前馈通道里的电容电流反馈立即启动阻尼模式,把震荡按死在萌芽状态。

当0.6秒切换到8A时,偷偷打开FFT分析工具。总谐波失真(THD)始终被压在2%以内,特别是29次谐波分量被抑制到0.3%以下。秘诀藏在PWM调制环节——采用5倍频的载波比,让开关噪声主要堆积在更高频段,自然被LCL滤波器收拾得服服帖帖。

模型跑完时瞥了一眼母线电压,220V的数值纹丝不动。这得感谢直流侧电容组的动态响应,以及控制环路里暗藏的电网电压前馈补偿。有时候仿真比实物更治愈,毕竟不用担心炸机后满屋子焦糊味。

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