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1、第２９卷第１期湖北工业大学学报２０１４年０２月Vol．２９No．１JournalofHubeiUniversityofTechnologyFeb．２０１４??????????????????????????????????????????????????[文章编号]１００３－４６８４(２０１４)０１-００１２-０４光伏并网逆变器的控制策略研究邓命,席自强,李开成(湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉４３００６８)[摘要]阐述了一种基于空间矢量变换的三相并网逆变器的控制策略.建立了在两相同步旋转坐标系dq下的逆变器的数学模型,提出了基
2、于空间矢量变换的电压电流双闭环控制策略,实现了并网电流的有功分量与无功分量的独立控制,并给出电流环的解耦控制与电网电压的前馈控制.提出了一种新的空间矢量算法.仿真结果显示,采用该控制策略可以很好地改善并网电流质量,并可实现高功率因数并网.[关键词]并网逆变器;空间矢量;电压前馈;双闭环控制[中图分类号]TM５７１[文献标识码]:A随着全球的石油、天然气、煤等这些不可再生能容量足够大的直流滤波电容.该电容不仅能缓冲两源的日趋紧张,环境污染问题的加重,人们在迫切寻模块之间的能量变换,而且也能在两模块间的控制找可方便利用且无污染的可再生能源.
3、太阳能因其上起到解耦作用.在光伏发电系统中,逆变器通常清洁性、方便性、广泛性等优点,受到世界各国的重采用的是脉冲宽度调制PWM方式来实现,将直流视.太阳能的利用方式有很多,其中太阳能光伏发电转变为正弦波交流电.本文逆变器中采用的是三电是主流.在光伏发电站中,一般采用大功率逆变相电压型SVPWM逆变器,选用功率器件IGBT.器作为电能变换装置,逆变器是核心装置.由于并TTT135网逆变器在运行中会受到很多非线性因素的影响,L1euacL～并网电流的输出波形畸变会比较严重,这样也会严u2ebbL～u3重影响到电网,因此,对光伏逆变器的控制要
4、求很a～TTTec462高.目前,逆变器的几种成熟控制技术有无差拍控制、重复控制、滑膜控制、电压电流双闭环控制等,电C"压电流双闭环控制因其鲁棒性好,算法简单易控制,图１三相并网逆变电路系统动态响应速度较快,输出的电流波形品质较好,若忽略高频分量对电路的影响,则有:应用非常广泛.本文采用的是空间矢量法.iauaead１１１并网逆变器的数学模型ib＝ub－eb(１)dtLLicucec１．１逆变器的工作原理其中,ia、ib、ic为电感电流矢量,ua、ub、uc为光伏发电的核心部分是逆变模块,电网对逆变逆变器各桥臂的输出电压矢量,ea、eb
5、、ec为电网电压矢量,L为每相滤波电感.器的要求很高,一方面要能稳定直流模块DC-DC与交流模块DC-AC之间的直流侧电压;另一方面要１．２空间矢量的坐标变换若三相并网逆变器的设计控制采用基于同步旋能保证逆变器侧的输出电量与电网电量同步,即在转坐标系的控制,则会十分方便.因此可以采用幅值、相位、频率上要严格一致,且能提供最大的输出功率,使功率因数尽可能逼近１．本文采用的逆变ABC三相静止坐标系到dq同步旋转坐标系的变换法来实现,经过坐标变换后,ABC中的基波正弦变器是三相全桥式逆变电路,如图１所示.在直流模量就转化为了dq同步旋转坐标系
6、中的直流变量.块DC-DC与交流模块DC-AC之间通常会设置一个[收稿日期]２０１３－０９－２６[作者简介]邓命(１９８７－),女,湖南岳阳人,湖北工业大学硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动第２９卷第１期邓命,等光伏并网逆变器的控制策略研究１３图２为两个坐标系的转换图.定义d轴与电网电动从(３)式中可以看到,控制并网逆变器的有功分量和势矢量e重合,id为有功电流,因q轴超前d轴iq,无功分量,只需控制d轴与q轴的电流即可,这样就因此i为无功电流,在初始条件下,令d轴与A轴大大简化了系统的分析与设计.q重合.q!B!２并网逆变器的控
7、制策略ibIwtid!q２．１电压电流双闭环控制iebqd对光伏并网系统而言,并网的好坏在很大程度A!上是由控制系统的性能所决定的,因此如何设计一种合理的控制策略是必须解决的问题.一般采用的C!C!模式是电压外环电流内环的双环控制,产生的控制图２abc到dq坐标系变换信号经过数字信号处理芯片DSP来完成对主电路则有,ABC到dq的变换矩阵为的控制.本文根据并网逆变器的数学模型,在同步旋转２２cosθcos(θ－π)cos(θ＋π)３３d－q坐标系下,提出了一种基于电网电压定向的矢２２２量控制.若电网电压矢量̇E与同步旋转坐标系dqM＝s
8、inθ－sin(θ－π)－sin(θ＋π)３３３中的d轴重合,则有Ed＝E,Eq＝０１２２根据瞬时功率理论则有２３３ìê３(２)p＝edidê２í(４)将上式(１)乘以M,可得到三相并网逆变器在两相ê３êq
