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1. 案例简介
   在新能源大规模并网和新型电力系统建设背景下，并网逆变已成为风电、光伏、储能变流和微电网能量交互中的关键。传统样机测试存在实测成本高、调试周期长、故障工况复现难、多时间尺度耦合复杂等问题。本案例构建可运行、可观测、可复用的数字样机，面向并网逆变的启动预充、锁相同步、并网合闸、稳态运行和联锁保护等场景，为研发前期控制逻辑验证和调试提供低成本仿真支撑。
2. 技术路线
   整体建模思路采用“顶层集成—逻辑控制器—被控对象及内环算法”的分层模块化路线，将电气主回路、连续控制算法、离散状态机、执行器延时和人机监测接口统一纳入 MWORKS 仿真环境，实现多领域联合建模与闭环验证。
   
   图 1 并网装备数字化仿真结构
   在系统结构上，Cabinet_Top 负责全局信号集成与闭环连接；Cabinet_Controller 负责运行状态机、预充控制、并网合闸、故障退回和联锁保护；Gird_IO 集成 800 V 直流侧、三相两电平逆变桥、LCL 滤波器、三相电网等效模型、dq 坐标变换、SRF-PLL、电流 PI 解耦控制、主动阻尼和限压保护；HIM_IO 则为外部Pycharm上位机可视化与多级合闸控制预留接口。
   
   图 2 三相两电平LCL并网逆变器电路模型图
   核心在于主功率回路的电磁瞬态物理建模、PLL 的电网同步与相位追踪、前馈解耦与主动阻尼的连续电流控制、有限状态机的设备时序建模，以及计及接触器动作延时与硬件联锁的非理想特性建模。
   
   图 3 状态机逻辑判断算法模型图
3. 仿真结果分析
   本案例在 MWORKS Sysplorer 环境中开展了启动预充与自动并网、稳态并网运行等典型工况仿真，验证目标主要包括状态机时序是否正确、锁相与同步判据是否可靠、合闸过程是否存在明显冲击，以及并网后电流控制是否稳定。
   在启动并网工况中，系统以 Cabinet_Top 为顶层入口，总仿真时长设置为2s。模型按顺序经历启动指令下发、预充支路闭合、PLL 锁相、同步就绪判断和并网断路器闭合等阶段。仿真结果显示，约0.25s用户触发预充支路合闸，系统进入预充与同步准备过程；约0.7s后主合闸指令生效，并网端成功合闸，三相电流逐步建立。电流响应能够跟随 d 轴参考电流，Id 参考值设为20A，受等功率坐标变换系数影响，三相交流电流幅值约达到16A，满足初步并网控制要求。
   
   图 4 启动—预充—锁相—同步就绪—并网合闸全流程时序图
   在稳态并网工况中，模型重点考察双闭环电流控制、LCL 滤波与主动阻尼的协同效果。仿真波形表明，系统并网后 Ia/Ib/Ic 三相电流基本保持对称，d 轴电流能够稳定跟踪给定值，q 轴电流维持在 0 A 附近，说明有功与无功分量的解耦控制有效；同时，主动阻尼与输出电压比例缩放能够抑制 LCL 谐振和过调制风险，未观察到持续放大的低频振荡或失稳迹象。
   
   图 5 稳态并网阶段 Ia/Ib/Ic、Id/Iq 波形
   整体来看，仿真结果较好地覆盖了并网装备从启动到稳态运行的关键过程。相较于直接依赖实物样机反复试错，该数字样机能够提前暴露状态机逻辑、联锁条件、控制参数和并网波形中的潜在问题，降低物理测试成本，并提高后续控制器移植、硬件在环测试和工程化迭代的效率。
   
   图 6 Pycharm 用户显示界面
4. 完整案例已开放
   完整模型源码与技术文档已整理开源至 MoHub 社区，点击本链接(https://mohub.net/model/26268/summary?repoId=15715)可前往查看下载。