基于电网电压定向的双闭环并网控制策略.docx

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1、基于电网电压定向的双闭环并网控制策略在单级式并网系统中,由于没有前级,无法实现直流母线电压的稳定,因此需通过并网逆变器实现直流母线电压的控制,故采用电压外环,电流内环的双闭环控制策略。电压外环的作用是稳定直流母线电压,可通过引入一个Pl调节器实现无静差控制,其给定为MPPT输出的最大功率点电压。电流内环分为有功电流内环和无功电流内环,分别引入一个Pl调节器控制。有功无功电流的别离可以通过电网电压定向的矢量控制实现,所谓电网电压定向即在同步旋转坐标系下,电网矢量E与d轴重合。基于电网电压定向的三相VSl的输出电流矢量图如图3-4所示,图中,/为逆变器侧电流矢量,E为电网矢量,ea、年为电网电压矢

2、量E在静止坐标系下的分量,川分别为逆变器侧电流矢量1在静止坐标系下的分量,id、iq分别为逆变器侧电流矢量/在旋转坐标系下的分量。图3-4基于电网电压定向的三相VSl的输出电流矢量图电网电压定向后,有e+1)代替,A为开关管采样周期,逆变器也可以等效为一个小惯性环节,时间常数为采样周期TS的一半,设逆变器的增益为KPWM,那么逆变器环节可以等效为KPWM/(057+1)。图中,4=KiPlKA。图3-6电流内环控制框图电流内环按典型I型系统设计,令=LZR,并合并小时间常数,那么根据图3-6的控制框图,可得电流内环的开环传递函数W“i为KjPKPWMRis(l.5Tss +1)(3-8)按照典

3、型I型系统最优参数设计原那么,令阻尼比&=0.707时,可得最优控制效果,此时可得Kp、K数值WKPWMIPWM(2)电压外环的设计在对电压外环进行设计时,需考虑电流内环的影响。根据前面得出的电流内环开环传递函数,在开关周期7;较小时,可以将其闭环传递函数WC简化为式(3-10),从该式可看出,电流内环相当于一阶惯性环节。% =1_l + 37(3-10)在稳态时,直流母线电压为Udc,结合式(3d),可以推出直流侧电流显与电流内环输出电流id的关系为3e2U-id(3-l)考虑电压外环的采样周期,需在电压外环的控制结构中,参加一小时间常数的惯性环节。这样就可以画出电压外环的控制框图,如图3-7所示。图中,7;为电压外环采样时间常数;K“p为电压外环比例增益;T.积分时间常数,工=KgK*,KU为积分增益;C为直流母线侧电容。图3-7电压外环的控制框图将电压外环采样时间常数7;与电流环的惯性环节3式合并,可以得到等效时间常数Tcu=Tu+3Tsa根据图3-7电压外环控制框图,可以得到其开环传递函数为叶3储Pef+1)(3一12)2%TQ气01)由式3-12可知,电压环为典型II型系统,设人为中频带宽,那么有A=-(3-13)5当力=5时,可以得到最优控制,此时电压外环的Pl调节器的比例增益和积分增益分别为七%2C%,北居(3-15)Kup_2CUtlc/25口tl

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