基于MATLAB的三相并网逆变器双环控制系统仿真与功率控制研究

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现三相并网逆变器的完整控制系统仿真，重点研究电压外环与电流内环的双环控制策略，通过功率控制模块生成电流参考值，实现精确的并网功率调节。包含逆变器主电路、PWM调制及锁相环建模。

详 情 说 明

三相并网逆变器双环控制系统仿真与功率控制研究

项目介绍

本项目旨在实现对三相并网逆变器的完整控制系统仿真研究，核心聚焦于电压外环与电流内环的双环控制策略。通过建立精确的逆变器主电路模型，集成先进的功率控制算法与调制技术，系统能够模拟逆变器在不同工况下的动态行为，并对系统的功率控制精度、稳定性以及电能质量等关键性能指标进行评估与分析。研究内容对光伏发电、风力发电等新能源并网技术具有重要的理论和实践参考价值。

功能特性

• 双环控制结构：采用电压外环（控制直流母线电压或功率）和电流内环（快速跟踪电流指令）相结合的控制架构，确保系统的快速响应与稳定运行。
• 先进调制技术：应用空间矢量PWM（SVPWM）调制技术，以提高直流电压利用率和降低开关损耗。
• 电网同步：集成锁相环（PLL）技术，实现逆变器输出电压与电网电压的精确同步。
• 灵活功率控制：具备独立的有功功率与无功功率控制能力，用户可设定目标功率值。
• 全面工况仿真：支持对负载突变、电网电压波动等多种典型运行场景的动态仿真测试。
• 丰富分析输出：提供关键波形显示、功率质量分析（THD、功率因数）、稳定性分析（伯德图、阶跃响应）及数据导出功能。

使用方法

1. 参数配置：在运行主仿真脚本前，根据实际需求在相应的参数设置脚本或区域内，修改电网参数（电压、频率、阻抗）、直流侧电压、LC滤波器参数、开关频率以及目标有功/无功功率等。
2. 运行仿真：执行主仿真脚本，启动Simulink模型进行仿真计算。
3. 结果分析：仿真结束后，系统将自动生成并显示三相电流、电压波形、功率曲线等结果。同时，控制台会输出THD、功率因数、动态响应时间等性能指标。
4. 数据导出：仿真数据可导出为.mat或.csv格式文件，便于进行后续的离线分析与处理。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, macOS, 或 Linux
• 软件环境：MATLAB R2020b 或更高版本，需安装 Simulink 和 Simscape Electrical (以前称为 SimPowerSystems) 工具箱。
• 硬件建议：至少需要4GB内存，为了保证复杂模型仿真的流畅性，推荐使用8GB及以上内存。

文件说明

主程序文件作为整个仿真项目的核心入口与调度中枢，承担着关键功能。它主要负责完成全局仿真参数的统一配置、启动并运行预先搭建的Simulink仿真模型，并在仿真结束后执行数据分析流程。其核心能力包括调用功率控制算法生成电流参考指令、初始化双环控制器参数、处理仿真结果数据以计算总谐波失真和功率因数等性能指标，并最终驱动图形化界面显示关键的动态波形和分析图表。