PDF《大功率微网逆变器输出阻抗解耦控制策略》

1 9 ] 给出了单相系统的输出阻抗控制方法, 但很 难适 用于基于dq坐标系控制的三相系统. 文献[

2 0 ] 给出了孤岛和并网模式下的输出阻抗矩阵, 但将d q 轴耦合分量假设为零, 忽略了耦合分量的 作用.文献[

2 1] 将q 轴电流乘以虚拟电抗用以d 轴电压控制, 减小了负载不均流度, 但忽略了d 轴 电压和电流之间的阻抗关系.文献[

2 2] 指出, 三相 变换器在d q 坐标系中有 4个输出阻抗, 并探讨了 影响这4个输出阻抗的因素, 但没有阐述它们之间 的关系及应用. 针对上述问题, 本文提出了一种 d q 坐标系下 的输出阻抗解耦控制策略.该控制策略根据d q 坐 标系中输出电压的戴维南等效模型, 得到不同频段

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1 第3 9卷第1 5期2015年8月1 0日Vol.39N o .

1 5A u g .

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1 5 D O I :

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1 的阻抗特性, 分离出动稳态输出阻抗, 在d q 坐标系 中直接设计输出阻抗, 用以动态响应和并联均流的 解耦控制.在动态电压控制时, 采用输出电流微分 反馈控制和动态有源阻尼来减小动态输出阻抗;

在 均流控制时, 增大稳态输出阻抗, 从而获得了良好的 动态响应和并联均流性能.实验结果验证了理论分 析和控制方案的正确性.

1 微网逆变器并联基本控制 目前大功率微网示范工程中, 考虑工程实际中 的共模电压、 用电安全、 输出电压无高频 分量等问 题, 一般采用带变压器的典型结构, 如图1所示.微 网逆变 器由三相半桥逆变器、 L C 滤波器回路及Dyn11型变压器接入电网或负载, 变压器根据实际 应用情况, 或接在桥臂侧与滤波电感集成在一起, 或 经过 L C滤波器接在输出侧为用户提供电源. 图1 微网逆变器并联拓扑与控制结构 F i g .

1 T o p o l o g ya n dc o n t r o l d i a g r a mo f m i c r o g r i d i n v e r t e r 图1中: Cd c为直流侧储能电容;

uc a n , uc b n , uc c n 为第n 台微网逆变器输出电容电压;

e a, e b, e c 为微网 逆变器公共耦合点( P C C) 电网电压;

i L a n , i L b n , i L c n 为第n 台微网逆变器桥臂侧电感电流;

i o a n , i o b n , i o c n 为第n 台微网逆变器输出电流;

Tn 为第n 台微网逆变 器变压器;

Zl a n , Zl b n , Zl c n 为第n 台微网逆变器的线 路阻 抗;

L 为桥臂侧滤波电感;

C 为滤波电容;

S V PWM 表示空间矢量脉宽调制. 本文采用基于 V S G 的微网逆变器控制, 其基 本模拟控 制方程包括功率外环以及电压双环[

2 3] . 功率外环主要模拟功角下垂方程、 转子运动方程和 励磁方程.电压双环主要模拟定子电磁方程. 1.

1 功率外环 根据微网逆变器的输出电压和输出电流求得平 均有功和无功功率, 进而建立自同步的机端模拟电 压指令信号, 如式(

1 ) 所示. ω=ω0 +

1 J ω0 ∫

1 m ( ω0 -ω) +P0 -P é ? ê ê ù ? ú úd t θ* = ∫ ω d t U* =U0 +n( Q0 -Q) ì ? í ? ? ? ? ? ? (

1 ) 式中: ω 和U* 分别为微网逆变器输出角频率和机 端模拟电压幅值指令;

θ* 为微网逆变器输出相位;

P, Q 分别为微网逆变器输出平均有功和无功功率;

ω0 为平均有功功率输出为P0 的微网逆变器输出角 频率;

U0 为平均无功功率输出为Q0 的微网逆变器 输出电压幅值;

m 和n 分别为功角控制下垂系数和 无功功率―幅值控制下垂系数;

J 为虚拟惯量. 由于低压配电网中的线路阻抗特性与真实发电 机组对应的高压系统并不相同, 对此已有很多改进 方法[