风力并网逆变器滞环SVPWM控制策略的研究风力并网逆变器滞环SVPWM控制策略的研究

时间:2013-08-23来源:网络

电压矢量方程u=Ldi/dt+e,u为三相交流侧输入电压矢量:e为三相电网电动势矢量;i为三相交流侧电流矢量。设参考交流电流矢量为i*,则i与i*的电流误差矢量△i=i*-i,代入u=Ldi/dt+e可得:
Ld△i/dt=Ldi*/dt+e-u (1)
为使电流误差为零,交流侧三相逆变器输入电压合成矢量u*需满足:u*=Ldi*/dt+e。三相电压型逆变器共有8个空间电压矢量uk(k=0,…,7)可选择,为使电流误差为零,可得到合适的uk满足:
Ld△i/dt=Ldi*/dt+e-u=u*-uk (2)
可选择合适的uk来控制电流误差的变化率d△i/dt,从而控制△i来达到电流跟踪的目的。在SVPWM中,如图5a所示,将u*划分为6个不同区域,区域U(1):ea>eb>ec;区域U(2):ec>eb>ea;区域U(3):eb>ec>ea;区域U(4):ec>eb>ea;区域U(5):ec>ea>eb;区域U(6):ea>ec> eb。

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对于△i区域划分,取三相对称轴(a,b,c)正方向为△ia,△ib,△ic正方向。如图5b所示,将△i分为6个空间区域I(k)(k=1,…,6)。
u*和△i确定后,可确定两矢量的空间位置,就可选择合适的uk,使d△i/dt方向相反,以减小电流误差。SVPWM中,△i被限定在一定的范围内,SVPWM能更好实现,该控制策略核心是将i*和检测到的实际电流进行比较,根据u*所在区域选择合适uk,通过选择合适的uk来控制d△i/dt,从而控制△i来实现电流跟踪。

3 实验
图6为并网逆变器控制系统结构,输出功率大于逆变器馈送到电网的功率时,直流母线上电压由于能量累积而升高,此时应增加DC/AC变换器输出指令电流,从而增加逆变器馈送到电网的能量来维持母线电压稳定;同理,当输出功率小于逆变器馈送到电网的能量时,逆变器将抽取母线电容的能量进行补充,母线电压下降,此时应减小输出电流指令来维持功率平衡,从而保持母线电压稳定。

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在5 kW实验平台上进行实验,控制运算由处理器TMS320LF2812实现,直流侧电压300V;并网电压220 V,逆变桥为IGBT(1 400V/40A),输出交流侧滤波电感为2 mH,稳压电容2 200μF/400 V,交流侧电阻10 Ω。给定开关频率5 kHz,驱动电路选用PHS2012x3。图7为实验波形。可见,风电并网发电系统采用提出的复合控制策略,能得到较好的动态响应,输出电压ug、电流ig为较标准的正弦波,且ug,ig接近同相,尖峰毛刺也相对较少,谐波基本消除,满足与电网电压同频同相的要求,得到了较好电能质量的系统并网电流。

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4 结论
针对滞环控制输出电流存在一定尖峰毛刺和谐波的不足,提出采用电流滞环控制和空间矢量脉宽调制相结合的复合控制算法。并通过实验验证了该复合控制策略的可行性和优越性。

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关键词: 风力发电 并网逆变器 空间矢量脉宽调制

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