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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

作者:时间:2013-08-23来源:网络收藏

摘要:针对采用传统滞环控制时,输出含有较大谐波从而影响电能质量的缺点,采用滞环与(SVPWM)相结合的复合控制,即通过对交流侧电流矢量模值大小的判断,交替切换滞环控制与SVPWM模式。实验结果表明,该控制方法输出波形好,可基本清除较低次谐波,能较好满足风能并网控制要求。
关键词:

1 引言
逆变器及其控制技术作为的关键技术受到广泛关注,目前大部分逆变器采用三相半桥电压型逆变器拓扑结构,控制方式多采用电流模式控制。其中电流滞环控制具有较好的电流跟踪特性,但滞环宽度固定,降低了整个系统的工作稳定性,易产生过高的开关损耗,逆变器输出含有谐波分量,影响电能质量。
针对传统单纯滞环控制含有低次谐波的不足,这里提出基于电流滞环跟踪控制和SVPWM的复合控制策略。实验结果表明,改进后的系统在一定交流侧误差电流矢量模值范围内,可有效降低开关损耗,取得更好的控制效果。当交流侧误差电流矢量模值超过一定范围时,动态响应速度更快,并可保证系统单位功率因数并网。

2 风电的研究
2.1 风电并网系统原理
图1示出系统示意图。直流侧采用DC/DC直流升压变换,永磁同步发电机(PMSG)输出电压通过整流经前级DC/DC电路控制后变得稳定,对后级逆变器工作影响减小,控制系统设计相对简单。故该并网发电系统能获得较大的输出功率和较好的并网效果,更适用于风力发电系统。此处侧重研究网侧并网逆变器,针对传统滞环控制存在的不足,采用提出的复合控制策略,通过控制IGBT开关状态,实现并网逆变过程。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175737.htm

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2.2 改进控制策略
此处采用复合控制策略,设置电流误差矢量△i的限值为Iw(Iw=1.2 A)。如图2所示,当|△i|>Iw时,采用电流滞环控制策略来实现电流快速跟踪。当|△i|Iw时,为限制开关频率和电流,采用SVPWM。

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2.2.1 电流滞环跟踪控制原理
如图3所示,电流滞环控制是将给定的电流信号与检测到的交流信号进行比较,差值送到比较器中,若检测到的电流值大于给定电流值且超出滞环比较器的上限,则立刻改变开关管的状态,使之减小;反之使其增大。采用电流滞环控制可加快跟踪速度,得到高质量的电流响应。

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2.2.2 控制原理
图4为风电并网逆变拓扑结构原理。

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ex(x=a,b,c)为网侧相电压,ux为交流侧输入相电压,ix为逆变器输出相电流,电流参考方向如图1中箭头所示:L为滤波电感,R为滤波电感的电阻,C为直流侧母线电容,Udc为C上的电压,Idc为C上的电流(方向如图4中所示),V1~V6为功率桥的6个功率开关管。


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