单相并网逆变器矢量控制.docx

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1、单相并网变换器矢量掌握摘要：在单相并网系统中，通过虚拟相构造空间电压矢量，建立了单相并网变换器在两相静止和两相旋转坐标系下的数学模型。实现了按电网电压定向的电压闭环及有功电流、无功电流闭环的单相功率解耦掌握策略。详述了单相SVPWM调制技术原理，并建立仿真模型验证了所设计掌握方案的可行性。关键词：单相并网变换器；矢量掌握；功率解耦中图分类号：Vector Control strategy of Single-phase ConverterAbstract： The single-phase power decoupling control strategy that have voltage

2、loop and activecurrent and reactive current closed-loop according to the power grid voltage oriented are designedin single phase photovoltaic grid system. The single-phase SVPWM modulation technologyprinciple is expatiated, and the simulation model is established to validate the feasibility of theco

3、ntrol scheme.Keywords ： single-phase converter; vector control; Power decoupling1引言单相电压型并网变换器作为可再生能源发电系统和电网的接口设施，其掌握目标是实现正弦电流输出并网，并使其工作在单位功率因数模式。电压型并网变换器输出电流波形直接影响到可再生能源发电系统的电能质量，因此，并网变换器输出电流掌握策略成为可再生能源并网发电系统讨论热点之OPI调整算法具有简洁、牢靠性高、开关频率固定、易于设计等特点，是目前最常用的掌握方法之一 2)。一般的并网发电系统采纳电压外环电流内环的双闭环PI掌握来实现直流电压的稳定达

4、到调整并网电流的目的。空间矢量掌握方法通过坐标变换，将三相电流变换到与基波频率同步旋转的两相坐标系中，稳态时三相正弦电流变成了直流量，而PI调整器对直流信号的放大倍数为无穷大，电流稳态跟踪误差接近于零，可以实现并网电流的稳态无静差跟踪掌握，因此，空间矢量掌握方案可以获得高功率因数低谐波的三相并网电流，已广泛应用于三相并网系统13-4。并网变换器功率解耦掌握和电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术在电压型三相并网发电系统中能够很好地掌握输入电网功率的有功和无功重量，调整并网系统功率因数,提高并网电能质量，提高直流母线电压的采用率，且其技术已经成熟，因此论文借鉴三相并网掌握原理，设计了按电网电压定

5、向的电压闭环及有功电流、无功电流闭环的单相功率解耦矢量掌握方案。2 单相并网变换器矢量掌握方案设计2.1 构建静止两相坐标系单相并网系统同三相并网系统有着本质的不同，不能简洁的同三相一样进行功率解耦掌握。单相并网系统只能检测到一个并网电流和电网电压，假如单相并网系统要采纳三相并网系统的掌握方法，则需要构造出与并网电压、并网电流同频率并滞后其7/2的正交的电压和电流量，构造的电压和真实并网电压通过旋转变换及锁相环实现对电网电压的定位，即电网电压的相位检测；构造的电流和真实的并网电流通过旋转变换实现变换器输出电流有功、无功重量的解耦和电流的闭环掌握。设电网电压为：ufr - q = 2U cos

6、t（1）变换器输出电流设为：L =乙=/ cost（2）式中：为电网电压角频率；U为线电压有效值；人是变换器输出电流的幅值。在实际单相系统中只有一个电流变量，;和电压变量,为了能够用三相的掌握策略来掌握单相系统，因此需要引入构造的电流变量%和构造的电压变量，V ,且）与4、U与%同频率，并滞后i,7/2 , U滞后Ua 2,可得：L = l = Is cos tu =2U sin 69/构造的电流电压效果如下图1所示。图1构造电流电压效果图2.2 单相SVPWM技术原理及实现与传统的PWM技术相比,SVPWM技术具有母线电压采用率高、易于数字化实现、算法敏捷便于实现等优点叫由于单相并网系统的特

7、点，SVPWM掌握技术在单相并网中应用较少，假如能够将SVPWM掌握技术胜利应用于单相光伏并网发电系统中，那么单相光伏并网发电系统就可以获得很多在三相SVPWM技术掌握下才能取得的掌握效果，而且还可以将当前三相SVPWM技术讨论所得各种成果，应用于单相并网发电系统。但是单相系统与三相系统有着本质的区分，所以单相系统不能简洁的同三相系统一样进行空间电压矢量分析。依据单相电压型逆变桥开关管的开关通断产生四种离散的输出线电压基本矢量。可以形成四个电压空间矢量,其中有两个电压零矢量（%、v3）；两个非零矢量（匕、V2 ）,两个非零矢量幅值相等，但是相位不同。它们在平面上的分布如图2所示。2.3 单相并

8、网变换器掌握系统仿真建模为验证电网电压定向矢量掌握方案，在Matlab/Simulink软件下搭建矢量掌握系统仿真模型进行仿真分析。图2矢量空间分布图依据矢量的平行四边形合成法则，用相邻的两个有效电压矢量合成期望的输出电压矢量，即是电压空间矢量PWM的基本思想。设Ts为系统PWM载波周期，T1为当前有效电压矢量作用时间，TO为零矢量作用时间，依据伏秒平衡原理可得jAf邛)小I ,= + E式中八为逆变输出两个非零矢量八或乙之O当OSt万时，vv = v2 ,则由上式得图4并网变换器仿真模型(6)当乃 69/ 24，八=匕，则T. =-TsinC-), UJ, = s-l由式(7)、(8)可确定

9、单相SVPWM技术的实现方法如图3所示。60, t . 2Tl2 T02TJ202TJ2 力474pwml=Zo4pvvm2=Zo+ZL4 2图3单相SVPWM实现11图7无功给定iq=4时，并网电流超前电压Pwml=+图5无功电流给定为零时的并网电压电Pwm2=流仿真波形，可以看出电网电压和变换器输出电流同频反向，证明变换器向电网输送电能，且功率因数为1；图6为无功电流iq=-4时的电网电压和变换器输出电流波形，此时电流超前电压；图7为无功电流=4时的电网电压和变换器输出电流波形，此时电流滞后于电压。仿真验证了所设计掌握方案的可行性。3 结论借鉴三相并网功率解耦掌握原理，在单相并网系统中，通

10、过虚拟一相构造空间电压欠量，实现了并网变换器按电网电压定向的有功电流、无功电流闭环的单相功率解耦掌握策略。详述了单相SVPWM调制技术原理,并建立仿真模型验证了所设计掌握方案的可行性。参考文献1张承慧，叶颖，陈阿莲等.基于输出电流掌握的光伏并网逆变电源J.电工技术学报，2007,22(8):41-45.2王飞，余世杰，苏建徽等.太阳能光伏并网发电系统的讨论J.电工技术学报，2005, 20(5):72-74.3 Lindgren M.B. Analysis and simulation ofdigitally-controlledgrid-connectedPWM-converters usi

11、ng the space-vector averageapproximationJ. IEEE workshop on computers inpower electronics, 1996, 11-14 Aug: 85-89.4刘树，刘建政，赵争鸣等.基于改进MPPT算法的单级式光伏并网系统儿清华高校学报(自然科学版),2005,45(7): 873-876.5 Zhenyu Yu, Figoli, David. AC Induction MotorControl Using Constant V/Hz Principle andSpace-VectorPWM Technique withTMS320C240R. Texas Instruments LiteratureNumber SPRA284.