小型风力发电系统的研究和设计-刘宇 - 图文

(4-8)

在图4-3中,任意瞬间都有三个开关管导通,其直流侧电流可表示为

(4-9)

在图4-3中,根据基尔霍夫电流定律,对直流侧电容正极点列电流方程得

(4-10)

整理式(4-1)至(4-10),得到PWM整流器在三相静止坐标系下的数学模型为

(4-11)

当负载为纯电阻负载时,。

由于三相静止坐标中物理量具有时变量,为方便控制器设计,把物理量从三

相静止坐标系中转换到两相同步旋转^/g坐标系中。坐标变换釆用等功率变换。

等功率变换矩阵[41]为

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(4-12)

结合式(4-11)和(4-12)得整流器在两相旋转坐标系下的数学模型为

(4-13)

4.3.3电压定向控制实现

根据空间矢量理论,图4-3中三相对称电压M,,U,, 可以等效为空间电压矢量五,以角速度6>逆时针旋转。三相电流/。,h,丨。等效为空间电流矢量/,使轴方向与电网电压空间矢量对齐,g轴超前￠/轴90度,来建立￡^9轴坐标系。通过前面坐标变换关系,可以得到在c/g轴坐标系下,网侧变流器的电流方程如下

`(4-14)

式中,和e,是电网电压五在￠/轴和《轴上的分量,则有ef |五|, e,0。和分别为网侧电流的有功分量和无功分量,和是输出控制量,且。

式中可以看出,轴和9轴变量之间相互稱合,不利于控制器设计。因此,可使用前馈解親算法,使用PT调节器作为电流内环调节器,则和的方程如下:

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(4-16)

式中,和ii:#表示电流内环P/控制器的积分系数和比例系数,<和/^表示无功电流和有功电流的给定值。和为解親项,可使得和可以分开控制。将(4-15)代入(4-14)可得

(4-16)

式(4-16)表明,采用前馈算法式使得变流器电流内环实现了解稱,电流内环解親结构示意图如图4-4所示

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图4-4电流内环解摘结构示意图

下面设计P/控制器参数,先从电流内环开始,然后电压外环[42?4?。由于和的结构具有对称性,因此取作为研究对象,同理即可。假设P□是小惯性环节,可得内环结构图如图4-5所示

图4-5丨d内环结构图

图中,7;是开关周期,K_:ujuc,是桥路PPFM等效增益。P/调节环节的传递函数可以表示为

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