风力发电并网逆变器双闭环PI调节器的设计

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1、风力发电并网逆变器双闭环PI调节器的设计电电工电气工电气(2011No.9)设计与研究风力发电并网逆变器双闭环PI调节器的设计12戴金水，吕敬(1东南大学电气工程学院，江苏南京210096；2上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240)摘要：采用零极点对消和极点配置的方法分别设计了电流内环和电压外环的PI调节器参数，根据并网逆变器电流闭环系统的Bode图和零极图，分析了其电流内环闭环系统的稳定性，并对由该方法设计得到的PI参数进行了实验验证。实验结果表明，该双闭环PI调节器参数设计方法效果良好，能够满足系

2、统设计要求。关键词：风力发电；并网逆变器；双闭环；PI调节器中图分类号：TM614；TM464文献标识码：A文章编号：1007-3175(2011)09-0005-05DesignofDoubleClosed-LoopPIRegulatorforGird-ConnectedInverterinWindPowerSystem12DAIJin-shui,LVJing（1SchoolofElectricalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China;2Schoo

3、lofElectronicInformationandElectricalEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China）Abstract:Zero-polecancellationandpoleallocationmethodswereadoptedtodesignPIregulatorparametersofcurrentinnerloopandvoltageexternallooprespectively.Accordingtogrid-

4、connectedinvertercurrentclosed-loopsystem’sBodediagramandzero-polediagram,analysiswasmadetothestabilityofitscurrentinnerclosed-loopsystemandexperimentalverificationwascarriedoutforPIparametersobtainedfromthemethoddesign.Experimentalresultshowsthatthedoubleclos

5、ed-loopPIregulatorparametersdesignmethodisgoodineffect,beingabletomeetsystemdesignrequirements.Keywords:windpowergeneration;grid-connectedinverter;doubleclosed-loop;PIregulator并网型逆变器是风力发电系统中的核心关键部直流母线电压。件，其目标是稳定直流母线电压，控制输出电流实io[1-6]现有功功率和无功功率的解耦控制。本文在建SSS135立并

6、网逆变器数学模型的基础上，详细给出了电压iaRLEsaVa～外环、电流内环PI调节器参数设计方法。并对该方+ibRLEsbUdcVb～icRLEsc法设计得到的PI调节器参数进行了实验验证。实验Vc～结果验证了该设计方法的正确性和有效性。S4S6S21并网逆变器的数学模型及工作原理图1并网逆变器拓扑结构示意图[2]并网逆变器在三相静止坐标系下数学模型为：图1所示为三相电压型并网逆变器拓扑结构示dia意图。Esa、Esb、Esc是三相电网相电压，Va、Vb、VcLdt=Esa-Ria-Va是逆变器交流侧三相输出电压，

7、它们均是以三相电dibL=Esb-Rib-Vb(1)网电压中性点为参考点。ia、ib、ic是电网三相线dtdic电流。L是网侧滤波电感，R是等效串联电阻，Udc是L=Esc-Ric-Vcdt作者简介：戴金水(1987-)，女，硕士研究生，研究方向为变电站自动化与风力发电。5电电工电气工电气(2011No.9)风力发电并网逆变器双闭环PI调节器的设计并网逆变器在d-q坐标系下的数学模型为：公式(5)中，P大于零，表示变换器工作于整流did状态，变换器从电网吸收能量；P小于零，表示变L=Esd-Rid+ωLiq-Vdd

8、t换器工作于逆变状态，变换器向电网回馈能量。Q(2)diq大于零，表示变换器相对电网呈感性，吸收滞后无L=Esq-Riq+ωLid-Vqdt功功率；Q小于零，表示变换器相对电网呈容性，吸公式(2)中，Vd、Vq分别为并网逆变器交流输出收超前无功功率。其中id、iq分别对应电网侧电流电压的d轴分量和q轴分量。中的有功和无功分量。稳态时，id、iq均为直流，其电