DVR 级联七电平逆变器 SHEPWM 信号生成：反馈控制策略和 MATLAB 代码示例

本文介绍了使用反馈控制策略来控制 DVR 级联七电平逆变器开关 PID 控制器生成 SHEPWM 信号。

1. 概述

DVR (Dynamic Voltage Restorer) 动态电压恢复器是一种电力电子设备，可用于改善电网电压质量。级联七电平逆变器是一种常用的多电平逆变器拓扑结构，具有高电压输出、低谐波失真等优点。

SHEPWM (Space Harmonics Elimination Pulse Width Modulation) 空间谐波消除脉宽调制是一种先进的调制技术，可以有效地消除逆变器输出电流中的谐波，提高系统效率。

本文将详细介绍如何使用反馈控制策略来控制 DVR 级联七电平逆变器开关 PID 控制器生成 SHEPWM 信号，并提供相应的 MATLAB 代码示例。

2. 反馈控制策略

反馈控制策略是实现 DVR 闭环控制的关键。本方案采用 PID 控制器来控制逆变器的输出电压，以跟踪参考电压。

PID 控制器: PID 控制器根据误差信号 (参考电压与实际电压之差) 进行计算，并输出控制信号。控制信号用于调节逆变器的开关状态，从而改变输出电压。
SHEPWM 信号生成: PID 控制器输出的控制信号被转换为 SHEPWM 信号，用于控制级联七电平逆变器的开关。SHEPWM 信号通过调整每个开关的导通时间来实现空间谐波消除。

3. MATLAB 代码示例

以下是一个 MATLAB 代码示例，用于实现 DVR 的反馈控制策略，以控制级联七电平逆变器开关 PID 控制器生成 SHEPWM 信号。

% 清空工作空间
clear all;
close all;

% 设置 DVR 参数
Vref = 100; % 电网电压参考值
Vload = 90; % 负载电压
Vdc = 200; % 直流母线电压
R = 10; % 负载电阻

% 设置 PID 控制器参数
Kp = 0.5; % 比例增益
Ki = 0.1; % 积分增益
Kd = 0.2; % 微分增益

% 设置 SHEPWM 参数
f = 50; % 电网频率
fs = 1000; % 开关频率
T = 1/f; % 电网周期
Ts = 1/fs; % 开关周期
t = 0:Ts:T; % 时间向量

% 初始化变量
integral = 0; % 积分项
previous_error = 0; % 上一次误差

% 逐个采样计算
for i = 1:length(t)
    error = Vref - Vload; % 计算误差
    derivative = (error - previous_error) / Ts; % 计算微分项
    integral = integral + error * Ts; % 计算积分项
    
    % 计算 PID 控制器输出
    control_output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative;
    
    % 根据 PID 控制器输出生成 SHEPWM 信号
    alpha = (2/pi) * atan(control_output / Vdc);
    theta = 2 * pi * f * t(i);
    v1 = Vdc * sin(theta);
    v2 = Vdc * sin(theta - alpha);
    v3 = Vdc * sin(theta - 2 * alpha);
    v4 = Vdc * sin(theta - 3 * alpha);
    v5 = Vdc * sin(theta - 4 * alpha);
    v6 = Vdc * sin(theta - 5 * alpha);
    v7 = Vdc * sin(theta - 6 * alpha);
    
    % 计算负载电压
    Vload = (v1 + v2 + v3 + v4 + v5 + v6 + v7) / 7;
    
    % 更新上一次误差
    previous_error = error;
end

% 绘制负载电压波形
plot(t, Vload);
xlabel('时间');
ylabel('负载电压');
title('级联七电平逆变器负载电压波形');

请注意，此代码仅提供了一个简单的示例，可能需要根据您的具体需求进行修改和调整。

4. 总结

本文介绍了使用反馈控制策略来控制 DVR 级联七电平逆变器开关 PID 控制器生成 SHEPWM 信号，并提供了相应的 MATLAB 代码示例。该方案可有效地改善电网电压质量，提高系统效率。