三相并网逆变器直接功率控制杨勇1，阮毅2（1.苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州215021；2.上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）收稿日期：2010-12-21；修回日期：2011-07-14基金项目：上海科技发展基金项目（09595811000）ProjectsupportedbyShanghaiScienceandTechnologyDe-velopmentFund（09595811000）电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipmentVol．31No.9Sept.2011第31卷第9期2011年9月摘要：根据三相并网逆变器的动态数学模型，详细推导和分析了各电压矢量对有功功率变化和无功功率变化的影响。根据有功功率变化的符号与无功功率变化的符号选择最佳的电压矢量，使三相并网逆变器输出的有功功率和无功功率脉动比较小。在此基础上，提出了一种基于新开关表的直接功率控制。该控制策略可实现有功功率、无功功率的解耦控制以及功率因数任意可调。采用直接功率控制的三相并网逆变器具有较好的静、动态性能。通过仿真和实验验证了该方案的可行性和正确性。关键词：逆变器；三相并网逆变器；有功功率；无功功率；直接功率控制；解耦中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1006－6047（2011）09－0054－060引言并网逆变器作为可再生能源和电网的连接部分，其性能的好坏直接影响整个发电系统［1-2］。对于电压型的并网逆变器，常采用直接电流控制和间接电流控制方案［3-5］。但这些方法都需要PWM调制模块且控制算法比较复杂。而直接功率控制（DPC）技术直接控制有功功率和无功功率，根据功率给定和实际功率的误差去选择开关表。它没有电流内环和PWM调制模块，控制算法比较简单，同时系统具有很好的动态性能。因此，直接功率控制在国内外得到广泛的关注［6-15］。本文根据三相并网逆变器在静止坐标系下的动态数学模型，详细分析和推导了各电压矢量对有功功率变化和无功功率变化的影响，提出了一种基于新开关表的直接功率控制策略。最后通过仿真和实验验证了该控制策略的可行性和正确性。1直接功率控制的原理三相电压型的并网逆变器的拓扑结构如图1所示，三相并网逆变器通过滤波电感L、电阻R和电网相连。根据基尔霍夫电压定律，其动态电流方程（电流参考方向如图1所示）为i觶ai觶bi觶c��������������������������=-RL100010001��������������������iaibic������������������+1LuaN-ea-unNubN-eb-unNucN-ec-unN������������������（1）其中，ia、ib、ic为三相并网逆变器输出电流；uaN、ubN、ucN为三相并网逆变器输出电压；unN为电网电压的中性点与直流母线的负极之间的电压；ea、eb、ec分别为三相电网电压。假定三相电网电压平衡（ea+eb+ec=0），并网逆变器输出电流在静止αβ坐标系下的电流动态方程为Ldiαdt=uα-eα-RiαLdiβdt=uβ-eβ-Riββββββββββββββ（2）其中，iα、iβ，uα、uβ，eα、eβ分别为三相并网逆变器输出电流、三相并网逆变器输出电压、电网电压在静止αβ坐标系下的α轴和β轴分量。假定采样周期为Ts，将式（2）离散化可得：Δiα=iα（k+1）-iα（k）=TsL［uα（k）-eα（k）-Riα（k）］Δiβ=iβ（k+1）-iβ（k）=TsL［uβ（k）-eβ（k）-Riβ（k）βββββββββββββ］（3）三相并网逆变器在静止αβ坐标系下的瞬时有功功率P和无功功率Q可表示为P=eαiα+eβiβQ=eβiα-eαiββ（4）如果三相并网逆变器的PWM采样周期较高，电网电压在一个PWM周期的变化可以忽略，则有图1三相电压型的并网逆变器Fig．1Three-phasevoltage-typegrid-connectedinverterVT1VT2VT3iaibiceaebecnLRVT4VT5VT6UdcabcN功功率变化ΔP和无功功率变化ΔQ可以表示为ΔP=P（k+1）-P（k）=eα［iα（k+1）-iα（k）］+eβ［iβ（k+1）-iβ（k）］ΔQ=Q（k+1）-Q（k）=eβ［iα（k+1）-iα（k）］-eα［iβ（k+1）-iβ（k）�������������］（5）将式（3）代入式（5）并忽略电阻压降，可得：ΔP=TsL［eα（k）uα（k）+eβ（k）uβ（k）］-TsL［e2α（k）+e2β（k）］ΔQ=TsL［eβ（k）uα（k）-eα（k）uβ（k）�����������������...
