文档介绍：三相并网逆变器控制策略的研究
【摘要】本文主要研究了三相并网逆变器的数学模型,进而分析了三相并网逆变器控制的具体策略,并进行了仿真试验,以期可以真正有效的为三相并网逆变器的控制工作提供参考。
【关键词】三相并网;逆变器;策略
中图分类号:A715文献标识码: A
一、前言
三相并网中,逆变器是一个很重要的设备,而电网对于逆变器的要求也是比较高的,所以,研究三相并网逆变器控制的策略非常有必要,这是提高三相并网逆变器的有效方法。
二、三相不平衡系统定义
三相系统中,三相电压量和电流量均具有相同幅值,相位互差120°,称该系统被为平衡系统或对称系统。三相不平衡系统是指不满足上述任意一个或者两个要求时的系统。
三相系统出现不平衡现象时,因为系统不再是标准的正弦信号,量化和分析此时的系统都非常地困难。当三相系统不平衡时可以分解成对称的正序、负序和零序这三个分量。在此基础上进行分析和控制就变得相对简单了。各国对电网质量均有要求,一般情况下电网是三相对称的,因此只存在正序分量。负序分量和零序分量的数值均为零。负序分量和零序分量只会在电网发生不平衡故障时才会出现。逆变器在运行过程中检测电网是否正常运行时,也可检测这两个不应正常出现的分量。如果出现就可以判断电网出现不平衡现象。
大多数情况下电网三相应该是平衡的。三相对称系统中,三相电量的瞬时值之和始终保持为零,即三相相电流之和零,三相相电压之和零。
三、三相并网逆变器的数学模型
1、逆变器的工作原理
光伏发电的核心部分是逆变模块,电网对逆变器的要求很高,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;另一方面要能保证逆变器侧的输出电量与电网电量同步,即在幅值、相位、频率上要严格一致,且能提供最大的输出功率,,如图1所示。在直流模块DC-DC与交流模块DC-AC之间通常会设置一个容量足够大的直流滤波电容。该电容不仅能缓冲两模块之间的能量变换,而且也能在两模块间的控制上起到解耦作用。在光伏发电系统中,逆变器通常采用的是脉冲宽度调制PWM方式来实现,将直流电转变为正弦波交流电。本文逆变器中采用的是三相电压型SVPWM逆变器,选用功率器件IGBT。

图1三相并网逆变电路
若忽略高频分量对电路的影响,则有:

其中,ia、ib、ic为电感电流矢量,ua、ub、uc为逆变器各桥臂的输出电压矢量,ea、eb、ec为电网电压矢量,L为每相滤波电感。
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转坐标系的控制,则会十分方便。因此可以采用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中的基波正弦变量就转化为了dq同步旋转坐标系中的直流变量。

图2abc到dq坐标系变换
则有,ABC到dq的变换矩阵为

将上式(1)乘以M,可得到三相并网逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型为

从(3)式中可以看到,控制并网逆变器的有功分量和无功分量,只需控制d轴与q轴的电流即可,这样就大大简化了系统的分析与设计。
四、并网逆变器的控制策略
1、电压电流双闭环控制
对光伏并网系统而言,并网的好坏在很