500KW光伏逆变器软件设计方案

1 500拉克变换 由图示可得： 232312121132可得 轴状态方程如下 2 换： 对 相进行克拉克变换，如图 2示： 克变换 由图示可得： o ss i ns i nc o s c o ss i ns i nc o s 可得 状态方程如下 3 由上述分析可知：经过坐标旋转变换后，三相对称静止坐标系中的基波正弦变量将转化成同步旋转坐标系中的直流量，简化了控制系统的设计，但从 是一个强耦合系统， q 轴电流的变化对 d 轴的电流有影响，而 d 轴电流的变化对 q 轴也有影响，即 d、 q 轴电流除受控制量 。影响外，还受耦合项扰动和网侧 电压qd 影响。 相桥式有源逆变器的调节器设计 由 的状态方程可得 : 4 由于 换之后系统是一个强耦合系统且受网侧电压qd 影响，因此需 要采样前馈解耦控制策略。由于耦合相为因此需对这两项解耦， 同时加入qd 压前馈。控制qd 用 制。可设计qd 控制方 程如下。 )()(*经运算可得 最终状态方程如下 *)(00)(示： 5 P I P w lw c*Ud c-+P W -S aS cS 耦控制图 6 量控制（ 理性分析 在 )32s 2)()32s 2)()s 2)(图 2示： 23/43/2 2)()()(32)( 量电压图 三相逆变器的开关信号 (以产生 8 种基本工作状态，如图 2： 100、 110、 010、 011、 001、 101、 000，这八个矢量就称为基本电压矢量，可分别命名为 00)、 01)、 10)、 11)、 00)、01)、 10)、 11),如图 2 7 图 2关状态图 在八种矢量中 为零矢量，其余六个基本电压矢量是有效的，称做非零矢量。 如图 2复平面分为 6个扇区。 U 3 ( 0 1 1 )U 1 ( 0 0 1 )U 5 ( 1 0 1 )U 2 ( 0 1 0 )U 6 ( 1 1 0 )U 4 ( 1 0 0 )U 7 ( 1 1 1 )U 0 ( 0 0 0 )图 2区分布图 实现矢量控制的算法首先要判断当前的电压矢量处在哪个扇区之中，由图 2 如果当前矢量处于第一扇区，则显然 60/a r c ta 可得条件：3,0,0 8 同理可得其他扇区条件，列举如下： 3,0,0:扇区的充要条件 为落在第:扇区的充要条件 为落在第,0:扇区的充要条件 为落在第,0:扇区的充要条件 为落在第:扇区的充要条件 为落在第,0:扇区的充要条件 为落在第Ur e fr e fr e fr e fr e fr e f进一步分析以上的条件，有可看出参考电压矢量 在的扇区完全由U， 3， 3三式与 0 的关系决定，可令： 01C,000321在令 N =A+2B+4C，由上述分析可得： 当 N=3 时， 区； 当 N=1 时， 于第扇区； 当 N=5 时， 于第扇区；当 N=4时， 于第扇区； 当 N=6 时， 于第扇区；当 N=2时， 于第扇区。 可得表格如下： 9 N 3 1 5 4 6 2 扇区 当判断完成电压矢量所处扇区，而后需要进行基本矢量的作用时间分析。 U 3 ( 0 1 1 )U 1 ( 0 0 1 )U 5 ( 1 0 1 )U 2 ( 0 1 0 )U 6 ( 1 1 0 )U 4 ( 1 0 0 )U 7 ( 1 1 1 )U 0 ( 0 0 0 )r e 秒平衡法 由图 2得： 0s i n*60c *666644 10 6470664421*3*3*2233*3* Z Z X Y Y Y X 11 1 2 3量作用时间图 由图 2得： a c b b a c c b a 过 周期为 三角载波进行比较，在时间段 0， 输出低电平“ 0，时间段 输出高电平“ 1”，这样就得到了六个扇区下逆变器功率管的开关状态，即可得到每个扇区下的 。 12 量控制（ 相原理分析 基本原理是将三相电压 换到静止的 , 坐标系中，再从静止的, 坐标系变换到旋转的 d， q 坐标系中，得到 交流电压的直流分量 i nc i ns i nc i n 如 换中的 就是 相位输出，如果锁相角和电网电压相同，则直流分量 q 为零，因此可以将参考值 0 与 减得到误差信号再经 后得到误差信号 再与理论角频率 f2 相加后得到实际角频率，最后经过一积分环节即得到当前的电网相位 ，整个 成一个反馈，通过 节达到锁相目的。 当电网电压平衡时成为三相对称系统，三相对称系统的瞬态表达式为 )2 4 0co s (2)1 2 0co s (2)co s (2)240s )240 c o s ()120s )120 c o s ()0s )0 c o s (24012002401200120 ，则 120 包含以下特性： 120036031202402240120)1 2 0s )1 2 0c o s (1则三相对称系统也可表达为 13 2402120002401200如果电网电压不平衡时（大小不相同，相差不是 120 度但频率是相同）电网为不对称系统，三相电网电压的瞬态表达式为： )co s (2)co s (2)co s (2)s ) c o s ()s ) c o s ()0s )0 c o s ( 00不对称系统由正序分量、负序分量和零序分量 3 个部分合成。 0000000000022构成对称零序系统，构成对称负序系统，构成对称正序系统，02002000由坐标变换原理可知，三相 不平衡电压经过 , 坐标变换后，由变换式 , 变换公式 14 推理可得，零序分量经过 , 坐标变换后为零，再将正序分量和零序分量分离。这样软件锁相的输出可以不受负序和零序的影响，可以保证软件锁相跟踪的是正序基波分量，从而达到抑制畸变电压的目的。 三相不平衡电压经过 , 坐标变换后，正负序分量表达如下： )s i n ()s i n ()()c o s ()c o s ()( 其中， )( )(此刻 轴上的幅值， 正负序分量的幅值。 T/4 周期前的不对称矢量表示为 )2s i n ()2s i n ()4()2c o s ()2c o s ()4( )co s ()co s ()4()s i n ()s i n ()4(结合上式和正负序分量表达式 )s i n ()s i n ()()c o s ()c o s ()( 可得 15 )()4/(21)s i n ()4/()(21)co s ()4/()(21)s i n ()4/()(21)co s (锁相框图如图 2示： U g aU g bU g / d qU d +U q +P IU q _ r e f = 0+2 SM o 0 2 法正 负序 分 离a b c / +L S i nC o s件锁相框图 16 量控制（ 流电压利用率分析 U 3 ( 0 1 1 )U 1 ( 0 0 1 )U 5 ( 1 0 1 )U 2 ( 0 1 0 )U 6 ( 1 1 0 )U 4 ( 1 0 0 )U 7 ( 1 1 1 )U 0 ( 0 0 0 )1 / 6 P iU r e 流电压利用率 如图 2示，最大相电压给定为内切圆半径， 度为此内切圆半径为可得线电压最大为 3 = 因此直流电压利用率最大为 1。 与 式的比较 采用 制方式时，波形如图 2示： t tt t000007 图 2弦脉宽波形 由图可知，相电压基波为 )32s 2)s 2B 算过程如下 )3c o s (*3*2)3c o s (*)3s i n (*2*2232s i n*232c o s*2*2)32s i n (2)s i n (223值为因此最大值为由于制方式直流电压利用率比 流电压利用率高 %)2 31( 大功率点跟踪技术研究 18 图 2伏电池伏安特性曲线 式 开 始采 样 V ( k )V ( k ) - V s e t = 0 ?返 回V r e f = V r e f +S t e pV r e f = V r e f -S t e pV r e f = V r e fN oN oY e k ) - V s e t 0 ?Y e 定电压法最大功率跟踪流程图 导增量法）模式 原理分析 由输出功率特定图可知最大功率点出功率对电压的导数为零 P=即： D(P)/D(V)=0； 也即： D(P)/D(V) = D(D(V) = )/D(V)+)/D(V) = I+D(I)*V/D(V)=0; 可得： 19 V/D(V)=(I); 读 出 当 前 电压 电 流D ( I ) = 当 前 电 流 - 前 刻 电 流D ( V ) = 当 前 电 压 - 前 刻 电 压D ( V ) = 0