多台三相逆变器并联的 Matlab/Simulink 仿真探索

多台三相逆变器并联（本模型为三台并联，市面上多为两台并联）matlab/simulink仿真。功能：实现并联系统中各逆变器输出功率均分。（有能力的话还可以研究下垂特性、功率指令以及静态功工作点三者之间的联系）控制策略：VSG控制策略（虚拟同步机控制）逆变器主电路：三相逆变器，LCL滤波电路，VSG控制模块。 VSG控制模块：定、转子方程，dq变换，电压电流双闭环，预同步，pwm发生器。

在电力电子领域，逆变器并联技术是提升系统容量与可靠性的重要手段。市面上常见两台逆变器并联，而今天咱们探讨的是三台三相逆变器并联的 Matlab/Simulink 仿真，并且要实现各逆变器输出功率均分这一关键功能。同时，如果有能力还会深入研究下垂特性、功率指令以及静态工作点之间千丝万缕的联系。这里我们采用的是 VSG 控制策略，也就是虚拟同步机控制。

系统构成

逆变器主电路

整个系统的主电路由三相逆变器、LCL 滤波电路以及 VSG 控制模块组成。三相逆变器负责将直流电能转换为三相交流电能，而 LCL 滤波电路则能有效滤除逆变器输出的高次谐波，让输出电能更加纯净。

VSG 控制模块

VSG 控制模块是整个系统的核心，它包含定、转子方程，dq 变换，电压电流双闭环，预同步以及 pwm 发生器等部分。

定、转子方程：它模拟了同步发电机的机械运动特性，为整个虚拟同步机控制提供了物理基础。
dq 变换：将三相静止坐标系下的量转换到两相旋转坐标系下，方便对电气量进行分析与控制。比如在 Matlab 里实现 dq 变换的代码可以是这样（以电流为例）：

matlab 复制代码

% 假设ia, ib, ic是三相电流值
ia = 1;
ib = 1;
ic = 1;
alpha = ia;
beta = (1/sqrt(3)) * (ia + 2*ib);
theta = 0; % 假设初始角度为0
id = alpha * cos(theta) + beta * sin(theta);
iq = -alpha * sin(theta) + beta * cos(theta);

在这段代码里，先根据克拉克变换得到 $\\alpha$ 和 $\\beta$ 分量，再通过帕克变换得到旋转坐标系下的 $i*d$ 和 $i*q$ 分量。这样在控制中就可以分别对有功和无功电流分量进行调节。

电压电流双闭环：通过电压外环和电流内环的双闭环控制，能够快速准确地跟踪参考信号，提高系统的稳定性和动态性能。
预同步：确保逆变器在并入电网前，其输出电压的幅值、频率和相位与电网一致，避免并网瞬间产生过大的冲击电流。
pwm 发生器：根据控制信号生成脉宽调制信号，驱动三相逆变器的功率开关器件，实现对逆变器输出电压的精确控制。

控制策略 - VSG 控制

VSG 控制策略模仿了同步发电机的运行特性，让逆变器像同步发电机一样具备惯性和阻尼特性，增强了系统的稳定性。在 Simulink 搭建模型时，按照前面提到的各个模块依次连接。例如，在搭建定、转子方程模块时，可以利用 Simulink 中的积分器、加法器等基本模块来实现其数学模型。

实现输出功率均分

为了实现并联系统中各逆变器输出功率均分，关键在于通过 VSG 控制策略调整各逆变器的输出电压幅值和相位。当某台逆变器输出功率偏大时，通过 VSG 控制使其输出电压幅值或相位微调，从而减小输出功率；反之亦然。在代码实现上，这可能涉及到对 VSG 控制模块中一些参数的动态调整。例如，根据实时监测到的功率偏差，调整虚拟同步机的虚拟转动惯量或者阻尼系数：

matlab 复制代码

% 假设P1, P2, P3是三台逆变器的实时功率值
% Pref是功率参考值
Pref = 100;
P1 = 110;
P2 = 95;
P3 = 90;
% 调整虚拟转动惯量J来平衡功率
if P1 > Pref
    J1 = J1 * 1.1; % 增大虚拟转动惯量，使输出功率减小
elseif P1 < Pref
    J1 = J1 * 0.9; % 减小虚拟转动惯量，使输出功率增大
end
% 同理对P2和P3进行类似操作

通过这样动态调整，逐渐让各逆变器的输出功率趋于一致，实现功率均分。

深入研究下垂特性、功率指令与静态工作点

下垂特性反映了逆变器输出功率与频率、电压幅值之间的关系。改变下垂系数，就能调整逆变器输出功率在各台之间的分配。功率指令则是我们期望逆变器输出的功率值，静态工作点是系统稳定运行时的工作状态。研究它们之间的联系，有助于我们更加精确地控制逆变器并联系统。比如通过调整下垂系数，可以改变逆变器输出功率以跟踪功率指令，同时也会影响静态工作点的位置。在 Simulink 仿真中，可以通过改变下垂特性模块的参数，观察功率指令跟踪情况以及静态工作点的变化，从而深入理解它们之间的内在联系。

总之，通过 Matlab/Simulink 对多台三相逆变器并联系统进行仿真，我们不仅可以实现输出功率均分这一基本功能，还能深入探索 VSG 控制策略下各要素之间的复杂关系，为实际工程应用提供有力的理论支持与技术参考。