一、三電平并網逆變器

在能源轉型加速的當下，分布式能源接入電網需求大增。三電平并網逆變器憑借低諧波、高功率密度等優勢，有效提升電能轉換效率，于新能源并網發電中擔當關鍵角色。

常見的三電平電路拓撲結構包括二極管鉗位型、飛跨電容型、級聯型以及T 型等。其中，二極管鉗位型三電平和 T 型三電平電路較為常用。本篇中我們基于EasyGo實時仿真器EGBox Mini，對三電平光伏并網逆變器進行仿真實驗驗證。通過與離線實驗結果進行對比，可以看到EasyGo實時仿真平臺PQ波形與離線一致。并且，在調節直流電壓設定值后，波形能夠實時跟隨變化，并保持穩定。

實驗說明，EasyGo實時仿真設備具備良好的仿真效果，在實際科研/教學中可以替代真實設備進行三電平并網逆變器的仿真模擬。實驗再次驗證了 Easygo 仿真平臺的準確性與可靠性，可為企業/實驗室提供高效、安全的測試平臺。

近幾年，T 型三電平拓撲發展迅速。與中點鉗位（Neutral Point Clamped，NPC）型三電平逆變器相比，該拓撲無需鉗位二極管，僅用 12 個功率開關器件，器件使用數量更少，有效解決了傳統二極管中點鉗位型拓撲器件過多、損耗分布不均等問題。

三相NPC三電平光伏并網系統主要包含光伏電池模塊、最大功率跟蹤控制、NPC逆變器及逆變控制、逆變器出口濾波以及交流電網等部分。并網逆變控制采用基于dq解耦的雙閉環控制，控制框圖如下：

系統的整體拓撲結構如圖：

二、離線仿真

搭建TNPC光伏并網逆變器離線模型如下所示。

光伏電池在標準情況（溫度25℃，光照強度1000S/㎡）下，單塊光伏電池開路電壓44.2V，最大功率處電壓35.2V，短路電流5.2A，最大功率處電流4.95A，光伏電池串聯數為10，并聯數為58，額定功率100kW。正常運行過程中，逆變器直流側電壓500V，交流電網電壓380V。

并網逆變器運用基于直流電壓外環與電網電流內環的雙閉環控制策略。外環將逆變側直流電壓與給定直流電壓對比，其誤差經 PI 運算后，作為內環 d 軸電流環參考值 id_ref，id_ref 與 d 軸電流實際值 id 比較并經 PI 運算得到脈沖生成信號 Ud；同時，電流環 q 軸參考值 iq_ref 與實際值 iq 比較且經 PI 運算得到脈沖生成信號 Uq。

通常，為實現并網效率最大化，iq_ref 設定為 0。

運行模型，逆變器直流側電壓給定值為500V。為檢驗光伏整體控制效能，將光照強度依次設定為1000W/㎡、1200W/㎡、1000W/㎡、800W/㎡，于 0.05s 啟動光伏 DC/DC 控制， 0.1s 啟動 VSC 控制，仿真結果如圖：

從波形可以看出：在0.1s，VSC控制啟動后，Vdc在短時間被控制到設定值500V；在光照強度按設定值變化時，系統也能快速跟隨變化，并維持穩定。

三、EasyGo 實時仿真

EGBox Mini產品系列是基于CPU+FPGA硬件架構設計的一體式緊湊型實時仿真產品，屬于EGBox 系列實時仿真器的入門級產品。其不同型號可完成硬件在環測試系統（HIL）或者快速控制原型系統（RCP）。將控制模型和拓撲模型分別通過仿真上位機部署進兩個實時仿真器（EGBox Mini），整體架構如下圖所示：

實時運行波形如下所示：

可以觀察到：當光伏前端設置溫度為25℃，光照強度10000S/㎡，直流電壓500V時，其PQ波形與離線一致。調節直流電壓設定值后，波形也能實時地跟隨變化，并保持穩定。

EasyGo實時仿真平臺基于Matlab/Simulink的實現方式具有上手快、通用性強的特點，在完成端口配置的基礎上可以實現免培訓操作。上位機軟件 Desksim 可通過在線調參功能對系統的功率電路部分進行實時調控，這里就不過多贅述。

三電平并網逆變器實時仿真就分享到這里了，歡迎感興趣的工程師們咨詢溝通。