学 Simulink—— 双向 DC‑AC 逆变器并联运行时的环流抑制控制策略（Circulating Current Suppression Control, CCSC）

 目录

手把手教你学 Simulink

—— 双向 DC‑AC 逆变器并联运行时的环流抑制控制策略（Circulating Current Suppression Control, CCSC）

一、环流是怎么产生的？（先弄清物理意义）

1.1 并联主电路

1.2 环流定义（α‑β 或 abc）

1.3 主要成因

二、控制架构（推荐工业做法）

三、环流抑制原理（CCSC）

四、关键参数（教学 & 工程折中）

五、Simulink 建模 Step‑by‑Step

Step ① —— 主功率回路（两台）

Step ② —— 公共 PLL（非常重要）

Step ③ —— abc→dq 电流反馈（每台）

Step ④ —— dq 电流 PI + ωL 解耦

Step ⑤ —— ★环流检测（核心）

Step ⑥ —— ★环流抑制控制器 CCSC

Step ⑦ —— SVPWM + 死区

Step ⑧ —— 仿真工况

六、典型结果判据（你仿真应对上这些）

✅ CCSC OFF（0.05~0.10s）

✅ CCSC ON（@0.10s）

七、CCSC 参数调法

八、常见坑（90% 新手踩这里）

九、工程拓展

十、结论

十一、如果你要接着做👇

手把手教你学 Simulink

—— 双向 DC‑AC 逆变器并联运行时的环流抑制控制策略（Circulating Current Suppression Control, CCSC）

一、环流是怎么产生的？（先弄清物理意义）

1.1 并联主电路

Vdc1(+) ──┬── Inv1 ── L1 ──┐
│ ├── PCC ── 三相电网
Vdc2(+) ──┬── Inv2 ── L2 ──┘

• 两台三相两电平逆变器

• 各自直流源（可微差）

• 各自滤波电感（可微差）

• 并联后接同一 LCL / 直接并网

1.2 环流定义（α‑β 或 abc）

对于 a 相：

icirc,a​=2ia1​−ia2​​

• iload​=i1​+i2​进入电网

• icirc​只在两台模块间循环，不流入电网

1.3 主要成因

原因

后果

✅ CCSC 目标：检测 i_circ → 生成补偿电压 → 叠加各机 v_ref，抵消环流

二、控制架构（推荐工业做法）

P_ref / Q_ref (公共或各自下垂)
↓
i_d*, i_q* (同一 PLL θ)
↓
┌─────────────────────┐
│ dq 电流 PI + ωL解耦 │ → v_dq_base
└────────┬────────────┘
│
┌────────▼────────────┐
│ 环流检测 i_circ_abc │
│ → Clarke → i_circ_αβ│
└────────┬────────────┘
│
┌────────▼────────────┐
│ CCSC: PI / PR(αβ) │ → Δv_αβ_circ
└────────┬────────────┘
│
v_αβ_ref = v_αβ_base ± Δv_αβ_circ
↓
SVPWM（各自）

• Inv1：​ v_ref + Δv

• Inv2：​ v_ref − Δv

• 或反之（取决于 i_circ 定义符号）

三、环流抑制原理（CCSC）

在 α‑β 坐标系：

icirc_α​icirc_β​​=2iα1​−iα2​​=2iβ1​−iβ2​​​

控制目标：

icirc_α∗​=0,icirc_β∗​=0

用 αβ‑PI（简单可靠）：

Δvα​=Kpc​(0−icirc_α​)+Kic​∫(0−icirc_α​)dt
Δvβ​=Kpc​(0−icirc_β​)+Kic​∫(0−icirc_β​)dt

若零序环流（3次）明显，可在 αβ 加 PR(3ω₀)，但多数情况 αβ‑PI 足够。

四、关键参数（教学 & 工程折中）

参数

值

五、Simulink 建模 Step‑by‑Step

Step ① —— 主功率回路（两台）

• Universal Bridge ×2（3‑Phase, IGBT/Diode, Two‑Level）

• DC Source：

  • Vdc1 = 700 V

  • Vdc2 = 699 V（制造压差）

• Series R‑L：

  • L1 = 2 mH, R=0.01Ω

  • L2 = 2.1 mH, R=0.01Ω

• 并联点 → Three‑Phase Programmable Voltage Source（400V LL）

• 测量：

  • i1_abc, i2_abc

  • i_load = i1 + i2

  • Vdc1, Vdc2

✅ Powergui → Discrete (Ts=1e‑6)​

✅ 各自 Dead‑Time = 300 ns（可故意让一台 350 ns）

Step ② —— 公共 PLL（非常重要）

• 用 电网电压 v_abc_g → PLL (Three‑Phase)

• 输出：theta, freq

• 两台逆变器共用同一个 theta

❌ 禁止：各自独立 PLL → 会产生拍频环流

Step ③ —— abc→dq 电流反馈（每台）

i1_abc ──▶ abc→dq (θ) ──▶ i_d1, i_q1
i2_abc ──▶ abc→dq (θ) ──▶ i_d2, i_q2

外环可用：

• Vdc‑PI → i_d*

• Q_ref → i_q*

• 或简单给固定 i_d, i_q=0（教学）

✅ 两台 相同 i_d, i_q**（验证 CCSC 均流效果）

Step ④ —— dq 电流 PI + ωL 解耦

e_d = i_d* − i_d
v_d = PI_d(e_d) − ωL·i_q + v_gd

e_q = i_q* − i_q
v_q = PI_q(e_q) + ωL·i_d + v_gq

→ v_dq_base

→ dq→αβ → v_αβ_base

Step ⑤ —— ★环流检测（核心）

abc 环流：

i_circ_abc = (i1_abc − i2_abc) / 2

Simulink：

i1_abc ──┐
├─ Subtract ─▶ Gain(0.5) ─▶ i_circ_abc (for Unit1)
i2_abc ──┘

（Unit2 用 (i2−i1)/2 → 符号相反）

→ Clarke (abc→αβ)​ → i_circ_α, i_circ_β

Step ⑥ —— ★环流抑制控制器 CCSC

e_α = 0 − i_circ_α
e_β = 0 − i_circ_β

Δv_α = PI_cc(e_α)
Δv_β = PI_cc(e_β)

PI_cc 参数（起步）：

• Kp = 0.5

• Ki = 50

• 输出 Saturate ± 0.05·Vdc

叠加：

v_αβ_ref1 = v_αβ_base + [Δv_α Δv_β]
v_αβ_ref2 = v_αβ_base − [Δv_α Δv_β]

⚠ 若环流反而变大 → Δv符号反（互换 ±）

Step ⑦ —— SVPWM + 死区

• αβ→abc / SVPWM

• f_sw = 10 kHz

• Dead‑Time 300 ns

Step ⑧ —— 仿真工况

时间

事件

Scope 观测：

• i_circ_a = (i1_a − i2_a)/2

• i1_a, i2_a

• |i_circ_peak|

• i_load

六、典型结果判据（你仿真应对上这些）

✅ CCSC OFF（0.05~0.10s）

项目

典型值

✅ CCSC ON（@0.10s）

项目

效果

七、CCSC 参数调法

八、常见坑（90% 新手踩这里）

现象

原因

Fix

九、工程拓展

✅ 实际产品中常配合：

• 虚拟阻抗（无交叉采样）

• 平均电流均流（通过 CAN/EtherCAT 传 i_avg）

• 共模扼流圈（物理抑制 ZSCC）

• 下垂 + CCSC（多机自治）

✅ CCSC vs 虚拟阻抗：

• CCSC：快、精确，需交叉采样 i_other

• 虚拟阻抗：无需通信，稍牺牲动态

十、结论

✅ 你已完成：

• ✅ 双机双向 DC‑AC 并联主电路（Vdc/L 微差）

• ✅ 公共 PLL + dq‑PI 电流控制

• ✅ 环流检测 (i₁−i₂)/2 → αβ

• ✅ αβ‑PI 环流抑制控制器（CCSC）

• ✅ 环流峰值 ↓70~90%，均流误差 <3%