可再生能源并网变流器控制策略的仿真研究
- 格式：pdf
- 大小：486.52 KB
- 文档页数：3
摘 要 ： 介 绍 了 两 电 平 可 再 生 能 源 并 网 变 流 器 主 电路 的拓 扑 结 构 和 工 作 原 理 ， 采用 Ｓ Ｐ ＷＭ 调 制 方 式 ，
设计 了外环 电压 内环 电流 的双环 Ｐ Ｉ 控制 器． 使 用 ＭＡＴ Ｌ ＡＢ ／ Ｓ Ｉ ＭＵＬ Ｉ ＮＫ 工具搭 建 了整个 系统 的仿 真
行 时要 求逆变 器保 持 恒定 的直 流 电压 ， 低 的进 网 电
流 ＴＨＤ， 并 网瞬 间对逆变 器和 电网 的影响要 尽可 能 的小． 为 实现并 网控 制 的 目标 ， 本 文采用 图 １中 电压 外 环和 电流 内环 的双 闭环控 制策 略．
１ 并 网变 流 器 的 电流 内环 控 制器 设 计
电网 电动 势 Ｅ、 电压 Ｕ、 电感 电压 【 ， 和 并 网 电流 Ｉ
收稿 日期 ： ２ Ｏ ｌ ３ —０ １ —０ ８
作者简介： 姚梦琪 （ １ ９ ９ ３ 一） ， 女， 本科 ， 研究方向 ： 电力 电子 技 术
１ ４
湖 南 工 程 学 院 学 报
２ ０ １ ３ 年
点在于 对 网侧并 网 电流 的控 制． 网侧 电流 的控制 主 要 有 两种 方式 ． 一 是 通过 控 制 Ｐ ＷＭ 变 流器 网侧 电 压， 间接 控制 网侧 电流 ； 二是 通过 对 网侧 电流进 行 闭 环 控制 ， 从而直 接控 制 Ｐ ＷＭ 变流 器 的网侧 电流． 在 逆变 器 的各 种 运行 状 态 中 ， 单 位 功率 因数 整 流和单 位功率 因数逆 变运行 是并 网逆变 器两个 典型 运 行状 态 ， 是逆 变器 的控制 目标之 一 ， 另外 在稳 定运
本 文 所 研 制 的两 电 平 并 网逆 变 器 的 控 制 系 统 结 构 如
Ｄ
。 ，
ｃ
（ ａ ） 纯电感特性运 仃
（ ｂ ） 正阻特性运行 （ ｃ ） 纯电容特性运行
（ ｄ ） 负阻特性运行
图 ２ 并 网 变 流器 四象 限运 行 原 理 图
由图 ２可 知 ， 要使 Ｐ ＷＭ 变流 器 四象 限运行 ， 重
模型， 仿 真结果 表 明 ， 系统 能够 实现 电流解耦 、 单位 功率 因数并 网以及 能量 的双 向流动 ， 同时验证 了控 制
策略 的 正确性．
关键 词 ：并 网变流 器 ； Ｐ Ｉ 控制器； 仿 真
中图分类 号 ：ＴＭ４ ６ １
文献标 识码 ：Ａ
文章 编号 ： ２ —０ ０ １ ２ 一Ｏ ３
４ 结 论
并 网变流器 作为解 决可再 生能 源并 网的一 种有 效途 径 ， 不仅可 以实 现高功率 因素运 行 ， 在 运行 过程 中可 以保 证直 流母 线 电压 的 恒定 ， 有 较 高 的稳 态 精 度 和抗干 扰能力 特 性． 本文 在 分 析 了并 网 逆变 器 的 拓 扑结构 和工作 原 理 的基 础 上 ， 对并 网逆 变器 的控 制 策略进 行 了研 究 ， 设计 了基 于 电 流 内环 和 电压 外
本文 采用仿 真参 数 ： 直 流 电压 ６ ０ ０ Ｖ， 交流 电压
３ ８ ０ Ｖ， 电 网频 率 ５ ０ Ｈｚ ， 交 流侧 电感 Ｌ 一１ ． ６ ｍＨ ，
和 电网电压从 同相变 为 反 向 ， 有 很 好 的 动态 效 果从
而说 明网侧 逆变器 可 以实 现能量 的双 向流动 ．
矢 量关 系如 图 ２所示 ．
０ 引 言
随着经 济 的高速 发展 ， 常规 能源短 缺 、 电能供用 紧 张问题 日益 突出 ， 利 用可再 生 能源如 风能 ， 对 于缓 解能 源匮乏 具有 重 要 的意 义． 新 能 源 发 电并 网 是必 然趋 势 ， 而 并 网逆 变器 是发 电并 网系统 的关键 设备 ．
电流环控 制器 的设计 直接影 响到交 流侧 电流响 应 和直 流母线 电压 跟 随指 令 值 的 能力 ， 以及 并 网变
图 １ 并网变流器双环 Ｐ Ｉ 控 制 器 结 构 图
当并 网变 流器 处 于稳 态 工作 条 件下 ， 交 流 侧 的
流器控 制系统 的抗扰 性能 ． 图 ３所示 为 ｉ 电流 内环 结 构． 一般而言 ， 电力 电子器 件可 以近似 为 小惯 性 环 节 ， 电 流 内环 信号 采
第 ２ ３卷 第 ２期
２ Ｏ ｌ ３年 ６月
Ｖｏ ｌ ＿ ２ ３ ． Ｎｏ ． ２
Ｊ ｕ ｎ ｅ ２ ０ １ ３
可 再 生 能 源 并 网 变 流 器 控 制 策 略 的 仿 真 研 究
姚 梦 琪 ，周荔 丹
（ 上 海 交通 大学 电子 信 息 与 电气 工 程 学 院 ， 上海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ ）
关 系 以及 电流 的正 弦化情 况 ， 从图 ６ 可 以看 出 ， 在 并
网过程 中电 网电压 和 电 网 电流 反 相 ， 能 够实 现 单 位 功 率 因数 并 网 ， 并 网电流 中谐波 含量少 ， 可 以看 出采 用 Ｐ ＷＭ 网侧 逆变 器具有 很好 的并 网特性 ．
图 ８ 能 量 方 向突 然 改 变 时 电压 和 电流 的波 形
图 １ 所示， 交 流侧 接 ３ ８ ０ Ｖ 三相交 流 电网 ， 直 流侧能
量通 过并 网逆变 器 经滤 波 器 后送 人 电 网 ， 直 流 侧 电
容 Ｃ 出 提供 直 流支撑 电压 ， 抑 制直 流侧 电压波 动 ， 功 率开 关管实 现能 量 的 变换 和 流动 ， 是交 流 侧 与 直流 侧 的纽带 ， Ｌ Ｃ滤 波 器 主 要 滤 除 并 人 电 网 的高 次 谐 波 电流 ， 减 少对 电 网的谐波 污染．
Ｌ 一０ ． ８ ｍＨ， 交 流侧 电容 Ｃ 一３ ３ Ｆ， 直 流母 线 电
容 为 Ｃ一 ４ １ ０ ０肚 Ｆ ．
为 了验 证 网侧 逆 变器 的指标 ， 分别 进行 下 面 的 仿真：
（ １ ） 并 网 时 观 察 电 网 电 压 和 并 网 相 电 流 的 相 位
