基于双d-q坐标系的并网逆变器控制策略VIP免费

2011年8月电工技术学报Vol.26No.8第26卷第8期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYAug.2011基于双d-q坐标系的并网逆变器控制策略吴云亚1阚加荣1谢少军2（1.盐城工学院实验教学部盐城2240512.南京航空航天大学自动化学院南京210016）摘要根据三相并网逆变器的数学模型分析了直接电流控制策略和间接电流控制策略的控制机理。忽略线路电阻时，在单位功率因数情况下，逆变器输出电压d轴分量总等于电网电压峰值，据这一特征提出对逆变器d轴电流分量id单闭环的间接电流控制策略。分析了新方法的并网功率因数受线路阻抗与电网电压检测精度的影响程度，并根据造成功率因数低的原因提出了一种在双d-q坐标下的并网控制策略，将不同的量设定在不同的坐标系中，但双坐标中所有的量仍满足平行四边形法则，实现了单位功率因数并网运行。仿真结果表明，所提控制策略具有良好的控制效果。关键词：并网逆变器间接电流控制直接电流控制功率因数双d-q坐标中图分类号：464ControlStrategyforGrid-ConnectedInverterBasedonDoubled-qCoordinatesWuYunya1KanJiarong1XieShaojun2(1.YanchengInstituteofTechnologyYancheng224051China2.NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsNanjing210016China)AbstractThecontrolmechanismofdirectcurrentcontrolmodeandindirectcurrentcontrolmodeforgrid-connectedinverterisanalyzedaccordingtomathematicalmodelofinverter.Thed-axiscomponentofinvertervoltage(ud)isalwaysequaltopeakvoltageofinverterwhenpowerfactor(PF)isequalto1andlineequivalentresistor(R)isignored.Anovelindirectcurrentcontrolstrategy,whichusesclosed-loopofd-axiscomponentofinvertercurrent(id)adjustingq-axiscomponentofinvertervoltage(uq),isproposedaccordingtothisconclusion.ThepowerfactorisaffectedbyRandaccuracyofdetectingvoltage.Inordertoimprovethepowerfactor,acontrolstrategyforgrid-connectedinverterbasedondoubled-qcoordinatesisproposed.Thedifferentvariablesarelocatedindifferentcoordinates.However,allvariablessatisfyparallelogramlawandtheinvertercanruninunitypowerfactor.Thevalidityandadvancementoftheproposedcontrolschemeareverifiedbythesimulationresults.Keywords：Grid-connected,inverter,indirectcurrentcontrolmode,directcurrentcontrolmode,powerfactor,doubled-qcoordinates1引言太阳能、风能以及燃料电池作为新型清洁的能源受到了广泛的关注，利用这些能源的分布式发电技术成为全球能源可持续发展战略的重要组成部分[1]。新能源分布式发电的一个研究热点是逆变器并网控制技术[2]和PWM整流技术[3]。由于并网逆变器和PWM整流器常采用相同的主电路结构，具有相同的数学模型，所以其控制原理也类似，而且同国家自然科学基金资助项目（51077070）。收稿日期2010-09-25改稿日期2011-03-15第26卷第8期吴云亚等基于双d-q坐标系的并网逆变器控制策略107一PWM变换器可以处于并网状态，也可以处于单位功率因数整流状态[4]。PWM变流技术主要包括直接电流控制技术[5]和间接电流控制技术[6]。直接电流控制对输入电流进行闭环控制，通过电流调节器的作用使交流电流实际值紧跟给定值，动态性能好，但存在孤岛状态时控制模式转换的问题[7]。而间接电流控制技术调节逆变器基准电压的幅值和相位来调节电流的大小和相位，尽管其动态响应较慢，而且还存在瞬态直流电流偏移问题，但其稳态性能好，控制结构简单，开关特性良好，易于微机实现，并且解决了模式转换时的无缝切换问题，如果在间接电流控制策略中加入补偿环节，也可以大大提高其动态特性。因此间接电流控制策略仍有非常大的应用空间。传统的间接电流控制方法中[8]，逆变器的基准电压的相位角和幅值通过公式计算而来，所用的量包括电感值，而电感值在工作过程中可能受多种因素影响而发生变化，会造成幅值和相位角计算不准确；文献[9]提出了一种改进的间接电流控制方法，将逆变器的基准电压幅值始终等于电网电压的幅值，将进网电流闭环以调节逆变器基准电压的相位，从而实现逆...