并网逆变器

并网逆变器是一种电力电子设备，可将直流电 (DC) 转换为交流电 (AC)，以便将来自外部电源（如太阳能发电厂）的电力注入电网。并网逆变器的核心是一个数字控制器，它调节电力电子设备以执行电力变换和驱动功率输出。

开发并网逆变器的工程师会设计并实现数字控制来确保电力变换和注入的安全性和效率。数字控制器最重要的几个设计目标是：

• 产生稳定的交流电功率输出。该输出需符合电网规范并符合 NERC 规范
• 在不同条件下最大化功率输出
• 在电网故障期间保持逆变器与电网之间的连接
• 在电网停电时提供反孤岛保护

Simulink^® 和 Simscape Electrical™ 有助于加快并网逆变器数字控制器的设计过程。

控制器设计过程可分为三个主要阶段：使用电气系统仿真设计和优化控制，为被控对象和控制器生成代码，以及使用硬件在环 (HIL) 仿真测试控制硬件。

使用电气系统仿真设计和优化控制

使用 Simulink 和 Simscape Electrical，您可以创建一个并网逆变器原理图模型并执行电力电子仿真。您可以设计和调整逆变器用于调节输出电压的控制算法，例如 PID 控制。最大功率点追踪 (MPPT) 算法可用于在不同条件下逆变器功率输出的最大化。您可以为控制器设计故障穿越 (FRT) 算法，以便在低压电网故障期间提供无功电力支持。

并网逆变器的数字控制策略可以针对不同电网规范，例如 IEEE^® 1547-2018，进行测试，以确保该算法完全符合电网规范。Simulink 和 Simscape Electrical 提供执行电力系统仿真和优化的功能。通过将逆变器模型连接到外部电源模型（例如光伏电厂）和电网模型，您可以对包括发电厂、逆变器和电网在内的整个电力系统进行建模和仿真。

该模型的仿真结果，如逆变器的输出特性，可以使用 Simscape™ 记录轻松地可视化。

为被控对象和控制器生成代码

在对控制器进行建模和仿真后，您可以使用 Embedded Coder^® 为控制器生成无缺陷、已优化的 C 代码。Embedded Coder 的硬件支持包使您能够轻松地将代码部署到支持的微控制器上。您还可以使用 Simulink Coder™ 和 HDL Coder™ 为被控对象生成 C 和 HDL 代码。然后，可以将代码部署到 Speedgoat^® 实时目标机上，该机器配有多核 CPU 和 FPGA 并运行 Simulink Real-Time™。

使用 HIL 仿真测试控制硬件

代码部署在微控制器和 Speedgoat 目标机上后，您就可以执行电力电子硬件在环 (HIL) 测试，并在正常条件和故障条件下彻底测试逆变器的数字控制了。

HIL 仿真使您能够用实时系统替代生产硬件。这将降低测试成本，并有助于避免使用高压生产电气系统带来的潜在损坏和危险。HIL 测试可以轻松、快速、安全地自动测试并网逆变器的数字控制，尤其是在故障条件下。