光伏并网逆变器限功率控制策略研究 - 图文

第三章 光伏并网限功率控制系统的DC/AC侧设计

波特性基础上进行仿真分析。

3.2.1 SVPWM调制方式

采用SVPWM控制时，相电压幅值条件和线电压幅值条件：

vdc?v??am3 ??v?vdc?abm采用SPWM控制时，相电压幅值条件和线电压幅值条件：

1?v??am2vdc? ?3?v?vdcabm??2SVPWM即电压空间电压矢量PWM，调制比：

(3-11)

(3-12)

ms?3Urm Ud(3-13)

ms为调制度，Urm为某一相的指令电压幅值，Ud直流电压。根据ms、扇区?和开关周期Ts计算扇区矢量作用时间[37]。

3.2.2坐标变换

通用矢量[38]，是指用一个空间旋转矢量来表示三个在静止对称轴（a,b,c）上的三相投影，这个表示三相投影的物理量的矢量称为通用矢量。以三相电流为例进行分析。

三相静止坐标系（a,b,c）到两相静止坐标系（?，?）的变换。?与a轴重合，?滞后?90?，I在?，?轴上的投影：

??i??Imcos?? ?i??Imsin?

?22?Im?i??i??I在a、b、c三轴上的投影为

(3-14)

?ia?Imcos????ib?Imcos???120?? ???ic?Imcos???120??(3-15)

根据三角函数关系推得，

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内蒙古工业大学硕士学位论文

11??i??a1???i??2?22?????ib? ?????33????i???3?0????i??22??c?(3-16)

两相静止坐标系?，?到两相旋转坐标系d、q的变换。

起始时刻d与?轴重合，两轴夹角?随时间变化，d滞后q轴90?。 ?id??cos?sin???i?? ??????? ?sin?cos?i????i????q???两相旋转坐标系d、q到两相静止坐标系?，?的变换

?i???cos??sin???id? ??????? sin?cos?i?????????iq??由上述式子可得，三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换阵

?ia?cos???120??cos???120?????(3-19) ?i

?sin???120???sin???120????b???ic??在逆变侧控制系统中需要坐标变换的地方有锁相环Eabc到ed和eq的变换，Iabc到

?id?2?cos???????iq??3??sin?(3-17)

(3-18)

id和iq的变换以及SVPWM模块调制波的计算。

3.2.3系统模型

图3-3为三相并网逆变器模型[39]：

idcic1C1i?SauaSbScL1ubuci1ai1bi1cRi2ai2bi2cusausbuscRRSa'Sb'Sc'ic2C2

图3-3 逆变侧并网结构图 Fig.3-3 Inverter side grid structure

选择L1电感电流i1a，i1b，i1c，电容C2电压uca，ucb，ucc为状态变量，在三相平衡的情况下列出A，B，C三相的状态方程为：

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第三章 光伏并网限功率控制系统的DC/AC侧设计

?dudc?C1dt?idc??i1kskk???d1k?R1i1k?uko?usk ?L1dt??ducki?i?i?i?C?2k1kck1k2dt??其中uck?usk，?uko??uck??i1k??ick??i2k?0

kkkkk(3-20)

可根据Clark和Park变换，可以分别得到??和dq坐标系下LC滤波器的状态空间方程：

R111?di1???i?u?u?1?s??dtL1L1L1??diR11?1???1i1??us??u?L1L1L1??dt ??dus??1ic??dtC2??dus?1?ic??dtC??2R111?di1d??i??i?u?ud1d1qsd?dtL1L1L1??diR11?1q??1i1q??i1d?usq?uqL1L1L1??dt ??dusd?1i??ucdsq?dtC2??dusq1?icq??usd?C2??dt(3-21)

(3-22)

逆变侧传递函数等效模型图3-4

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内蒙古工业大学硕士学位论文

icd??sC2usd??udsd?C2?1L1s?R1ild??32??idc1sC1udc?L1?L1???C2icq?usq??sC2uq1L1s?R1ilqsq

图3-4逆变侧等效传递函数结构图

Fig.3-4 Inverter side equivalent transfer function structure

根据逆变侧传递函数电流内环加入解耦项[40]，控制量可描述为：

KiI??u??(K?)(id?id)?usd??LilqdiP?s? ??u??(K?KiI)(i??i)?u??LiqiPqqsqld?s?(3-23)

3.2.4电流内环控制系统设计

考虑电流内环信号采样和PWM控制的小惯性特性，已解耦的iq电流内环结构如图3-5：

?id??1Tss?1KKiP?iIs?KPWM0.5Tss?1ed??1R1??LR?sid

图3-5电流环PI调节系统结构图

Fig.3-5 Diagram of PI regulator for the current-loop

以典型I型系统对流内环调节器进行设计电如图3-6：

?id???s?1KiPi?is?KPWM1.5Tss?11R1??LR?sid图3-6无eq扰动时电流内环结构

Fig.3-6 The current structure of the inner ring without disturbance

I型系统等效的目的：以PI调节器零点抵消系统模型和惯性环节组成的传递函数的极点即可，即?i?L/R。

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