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MATLAB实现三相逆变器电压电流双环控制系统仿真

资 源 简 介

本项目采用MATLAB/Simulink开发三相逆变器双闭环控制系统,在dq坐标系下建立精确数学模型。通过电压外环与电流内环的协同控制,实现输出电压的稳定跟踪与动态调节,包含完整的控制器设计与性能仿真验证。

详 情 说 明

三相逆变器电压电流双环控制系统设计与仿真

项目介绍

本项目设计并实现了一种基于dq坐标系的三相逆变器电压电流双环控制策略。系统在同步旋转坐标系下建立数学模型,通过电压外环(调节输出电压)和电流内环(快速跟踪电流指令)的协同控制,实现对三相交流电压的精确跟踪与稳定调节。项目提供了从控制器设计、系统建模到动态性能仿真的完整流程,支持稳定性分析与电能质量评估。

功能特性

  • 双闭环控制结构:电压外环保证输出电压稳态精度,电流内环提升系统动态响应速度
  • dq坐标系解耦控制:将三相交流量转换为直流分量,实现独立控制
  • PI控制器设计:提供电压环与电流环PI参数整定与优化方法
  • 动态性能分析:支持阶跃响应、负载突变等工况仿真
  • 稳定性评估:生成伯德图,分析系统相位裕度与增益裕度
  • 电能质量分析:计算输出电压总谐波失真(THD),评估波形纯度
  • 灵活的参数配置:支持电气参数、负载类型与控制器参数自定义设置

使用方法

  1. 参数设置:在脚本中修改参考电压(幅值、频率、相位)、负载类型(阻性/感性/容性)及系统参数(直流母线电压、LC滤波器参数)
  2. 控制器整定:根据设计规则设置电压环与电流环PI控制器的比例与积分系数
  3. 运行仿真:执行主程序,系统将自动进行数学模型求解与闭环控制仿真
  4. 结果分析:查看生成的电压/电流波形、dq轴分量跟踪曲线、伯德图与THD分析报告

系统要求

  • 软件环境:MATLAB R2018a 或更高版本,需安装 Simulink 模块库
  • 硬件配置:至少 4GB 内存,推荐 8GB 以上以确保流畅运行仿真计算

文件说明

主程序文件集中实现了以下核心功能:系统参数初始化与配置,三相逆变桥的PWM信号生成,dq坐标变换与反变换的逻辑执行,电压外环与电流内环PI控制器的闭环调节算法,时域波形与动态响应曲线的绘制,以及系统稳定性分析与谐波失真率的计算与输出。