PDF《大功率微网逆变器输出阻抗解耦控制策略》

1 9] .由于本文重点是关注其输出阻抗, 因而对 功率外环改进方案不再赘述. 1.

2 电压双环 为了更好地实现 1.

1 节中的机端模拟 电压指令, 本文采用了单d q 坐标系下, 电容电压外环、 电 容电流内环的双环控制方案, 控制方程如式( 2) 所示. U* d =[ ( U* - Uc d ) Gu - I c d ] Gi+ U* U* q =[ ( 0- Uc q) Gu - I c q] Gi+0 { (

2 ) 式中: U* d 和U* q 分别为桥臂电压控制信号d, q 轴分 量;

I c d 和I c q 分别为电容电流d, q 轴分量;

Gu 为电 压控制方程, Gu =Ku p+Ku i / s, 其中 Ku p和Ku i分别 为电压控制方程比例、 积分系数;

Gi 为电流控制方 程.由于功率控制外环中已涉及电流信号, 为保证 并联稳定 运行[

2 4] , 电流控制方程仅采用比例调节器, 以增强系统阻尼, 即Gi=Ki p. 根据式(

1 ) 和式( 2) 可得微网逆变器基本控制, 如图1中虚线框所示.

8 1

1 2

0 1 5,

3 9 (

1 5 ) ・研制与开发・ h t t p : / / ww w. a e p s - i n f o . c o m

2 d q 坐标系动稳态输出阻抗分析 2.

1 输出电压戴维南等效模型 由于电感电流和电容电压等状态量的存在, d q 坐标系下等效模型一个显著的特征就是d q 轴存在 着耦合, 这个耦合量决定了系统的能量变换和传递, 与单相系统模型不尽相同, 其作用不可忽略.为此 本文在复数域进行模型等效变换.根据 复矢量理 论[

2 5 ] , 其复数域的拉普拉斯变换法则为: L d k S d t ? è ? ? ? ÷ =( s+ j ωe) k ( Sd + j Sq) (

3 ) 式中: L( ・) 为拉普拉斯变换符号;

S 为任一矢量, Sd 和Sq 为其d, q 轴分量;

ωe 为同步旋转角频率;

s 为拉普拉斯算子;

k 为自然数. 在实际应用中, 图1中的变压器与桥臂侧电感 一般集成在一起, 考虑变压器漏抗为桥臂侧电感的 一部分, 不考虑共模分量, 则根据基尔霍夫电压和电 流定律, 微网逆变器三相输出网络数学方程如式(

4 ) 所示. L d IL d t = U- Uc IL= I c+ Io C d Uc d t = I c ì ? í ? ? ? ? ? ? (

4 ) 式中: IL, I c, Io 分别为电感电流 矢量、 电 容电流矢 量和输出电流矢量;

U 和Uc 分别为桥臂电压矢量和 输出电容电压矢量. 将式(

3 ) 代入式( 4) 可得d q 坐标系开环输出电 压的戴维南等效模型. Uc d = α Ud + β Uq α

2 + β

2 - ( s L α+ ωe L β) Io d +( s L β- ωe L α) Io q α

2 + β

2 Uc q = α Uq - β Ud α

2 + β

2 - ( ωe L α- s L β) Io d +( s L α+ ωe L β) Io q α

2 + β

2 ì ? í ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (

5 ) 式中: α=1+L C s

2 - ω2 e L C;

β=2 s ωe L C;

Uc d 和Uc q 分 别为输出电压的d, q 轴分量;

Io d 和Io q 分别为输出 电流的d, q 轴分量;

Ud 和Uq 分别为桥臂电压d, q 轴分量. 根据其频域特性, 式(

5 ) 中的β 相对于α 分量较 小, 忽略其影响, 式(

5 ) 可以化简为: Uc d ≈ α α

2 + β

2 Ud - α α

2 + β

2 ( s L Io d - ωe L Io q) Uc q ≈ α α

2 + β

2 Uq - α α

2 + β

2 ( s L Io q + ωe L Io d ) ì ? í ? ? ? ? (

6 ) 微网逆变器本身参数的分散性、 采样的不一致 性等原因会导致不同逆变器的输出特性有所不同. 并联运行时, 参数误差导致的输出电压误差将对并 联运行有较大影响, 为此本文引入了误差电压函数 Ue d , Ue q . 根据式(

6 ) 可得微网逆变器等效模型如图2所示. 图2 微网逆变器等效模型 F i g .

2 E q u i v a l e n tm o d e l o fm i c r o g r i d i n v e r t e r 图2中: Kp wm 为脉宽调制(PWM) 延时环节. 系统开关及采样频率较低时延时较大, 对系统的性 能影响不可忽略[