单相逆变器Matlab仿真：TCM模式和CCM模式

单相逆变器matlab仿真（TCM模式和CCM模式）输入400v输出220,L=200uH,C=20uF，P=500w TCM模式: 全周期内实现zvs软开关，负电流控制外环采用pr控制，消除电压静差。 CCM模式: 外环pr控制，内环pi控制

最近在研究单相逆变器的不同工作模式，这里就跟大家分享下我用Matlab进行单相逆变器在TCM模式和CCM模式下的仿真过程。

仿真基础参数

首先，我们得明确这次仿真的基础参数。输入电压为400V，输出电压要求达到220V，电感L的值是200μH，电容C为20μF，负载功率P为500W。

TCM模式仿真

TCM模式简介

TCM（临界导电模式）的一大优势就是能在全周期内实现ZVS（零电压开关）软开关，这样可以有效降低开关损耗。在负电流控制外环，我们采用PR（比例 - 谐振）控制，其目的是消除电压静差。

Matlab代码实现与分析

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% 基础参数设置
Vin = 400; % 输入电压 400V
Vout = 220; % 输出电压 220V
L = 200e-6; % 电感 200uH
C = 20e-6; % 电容 20uF
P = 500; % 负载功率 500W

% PR控制器参数
Kp = 1; % 比例系数
Kr = 10; % 谐振系数
w0 = 2*pi*50; % 基波角频率

% 仿真时间设置
t_start = 0;
t_end = 0.1;
t_step = 1e-6;

% 仿真模型搭建（这里简化示意）
t = t_start:t_step:t_end;
v_out = zeros(size(t));
i_l = zeros(size(t));

for n = 2:length(t)
    % 这里是TCM模式下的控制逻辑，模拟PR控制
    error = Vout - v_out(n-1);
    control_signal = Kp * error + Kr * (error - error_prev) / (w0 * t_step);
    % 根据控制信号更新电感电流和输出电压
    % 这里简化了电路动态方程的求解
    di_l = (Vin - v_out(n-1)) / L * t_step;
    i_l(n) = i_l(n-1) + di_l;
    dv_out = (i_l(n) - P / v_out(n-1)) / C * t_step;
    v_out(n) = v_out(n-1) + dv_out;
    error_prev = error;
end

% 绘制输出电压波形
figure;
plot(t, v_out);
xlabel('时间 (s)');
ylabel('输出电压 (V)');
title('TCM模式下单相逆变器输出电压');

代码分析：

开头我们设置了基础参数，这些参数是整个仿真的基石。
PR控制器的参数 Kp 和 Kr 分别代表比例系数和谐振系数，w0 是基波角频率，这几个参数共同决定了PR控制器的性能。
在仿真循环里，我们模拟了PR控制的过程，通过计算误差并根据PR控制器的公式得到控制信号。然后根据电路的动态方程更新电感电流和输出电压。
最后绘制输出电压的波形，这样我们就能直观地看到TCM模式下逆变器的输出情况。

CCM模式仿真

CCM模式简介

CCM（连续导电模式）下，我们采用外环PR控制和内环PI（比例 - 积分）控制。外环PR控制主要负责输出电压的调节，内环PI控制则用于电感电流的控制。

Matlab代码实现与分析

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% 基础参数与TCM模式相同，这里不再重复设置

% PR控制器参数（外环）
Kp_pr = 1;
Kr_pr = 10;
w0 = 2*pi*50;

% PI控制器参数（内环）
Kp_pi = 0.5;
Ki_pi = 1;

% 仿真时间设置
t_start = 0;
t_end = 0.1;
t_step = 1e-6;

% 仿真模型搭建（简化示意）
t = t_start:t_step:t_end;
v_out = zeros(size(t));
i_l = zeros(size(t));
integral_error = 0;

for n = 2:length(t)
    % 外环PR控制
    error_pr = Vout - v_out(n-1);
    control_signal_pr = Kp_pr * error_pr + Kr_pr * (error_pr - error_pr_prev) / (w0 * t_step);
    
    % 内环PI控制
    error_pi = control_signal_pr - i_l(n-1);
    integral_error = integral_error + error_pi * t_step;
    control_signal_pi = Kp_pi * error_pi + Ki_pi * integral_error;
    
    % 根据控制信号更新电感电流和输出电压
    di_l = (Vin - v_out(n-1)) / L * t_step;
    i_l(n) = i_l(n-1) + di_l;
    dv_out = (i_l(n) - P / v_out(n-1)) / C * t_step;
    v_out(n) = v_out(n-1) + dv_out;
    
    error_pr_prev = error_pr;
end

% 绘制输出电压波形
figure;
plot(t, v_out);
xlabel('时间 (s)');
ylabel('输出电压 (V)');
title('CCM模式下单相逆变器输出电压');

代码分析：

同样，我们先设置了基础参数，接着定义了PR控制器和PI控制器的参数。
在仿真循环中，先进行外环的PR控制，计算电压误差并得到控制信号。然后进行内环的PI控制，计算电流误差并积分，得到最终的控制信号。
最后根据控制信号更新电感电流和输出电压，并绘制输出电压波形。

通过以上的Matlab仿真，我们可以对比TCM模式和CCM模式下单相逆变器的输出特性，为实际的逆变器设计提供参考。希望这篇分享能对大家有所帮助！