基于电网电压定向的双闭环并网控制策略

1、基于电网电压定向的双闭环并网控制策略基于电网电压定向的双闭环并网控制策略基于电网电压定向的双闭环并网控制策略基于电网电压定向的双闭环并网控制策略在单级式并网系统中，因为没有前级，没法实现直流母线电压的坚固，所以需经过并网逆变器实现直流母线电压的控制，故采纳电压外环，电流内环的双闭环控制策略。电压外环的作用是坚固直流母线电压，可经过引入一个PI调理器实现无静差控制，其给定为MPPT输出的最大功率点电压。电流内环分为有功电流内环和无功电流内环，分别引入一个PI调理器控制。有功无功电流的分别能够经过电网电压定向的矢量控制实现，所谓电网电压定向即在同步旋转坐标系下，电网矢量E与d轴重合。基于电网电压定

2、向的三相VSI的输出电流矢量图如图3-4所示，图中，I为逆变器侧电流矢量，E为电网矢量，e、e为电网电压矢量E在静止坐标系下的重量，i、i分别为逆变器侧电流矢量I在静止坐标系下的重量，id、iq分别为逆变器侧电流矢量I在旋转坐标系下的重量。图3-4基于电网电压定向的三相VSI的输出电流矢量图电网电压定向后，有ed=|E|，eq=0，联合刹时功率理论，可得电网有功功率和无功功率的表达式如式(3-4)，从该式可知，若电网电压不变，则能够经过id和iq间接控制并网的有功功率和无功功率。3edid23ediq2eqiq3edid2(3-4)3ediqeqid2直流侧输入有功功率pidcudc，不考虑逆

3、变器耗资，则依据上式可得式(3-4)。从该式可知，直流侧电压udc可经过沟通侧电流id控制，即电压外环的输出能够作为有功电流的给定id*。3pidcudcedid(3-4)（1）电流内环的设计电流内环在dq静止坐标系下进行设计，在dq静止坐标系下有以下关系edLpRLidvdeqLLpRiq(3-5)vq式中，ed、eq电网电压E在d、q轴上的重量；id、iq分别为逆变器桥臂侧电流矢量I在d、q轴上的重量；vd、vq分别为逆变器桥臂电压矢量V在d、q轴上的分量；p为微分算子。从式(3-5)能够看出，电流在d、q轴上的重量是相互耦合的，为实现解耦控制，采纳前馈解耦控制策略。电流内环采纳的是PI调

4、理器，则vd、vq的控制方程vq(KiPKiI)(iq*iq)Lideq(3-6)svd(KiPKiI)(id*id)Liqed(3-7)s*分别为电流id、iq的给定值；KiP为比率增益；KiI为积分增益。式中，id、iq依据式(3-6)、(3-7)，能够画出如图3-5所示的电流内环控制构造。id*由电压外环的输出给定，iq*给定值为0，id、iq由两个同样的PI调理器独立控制。图3-5电流内环控制构造依据电流内环的控制构造，能够画出其控制框图，如图3-6。该框图不考虑电网电压扰动，采样保持器用一个小惯性环节1(1)取代，Ts为开关管采样Tss周期，逆变器也能够等效为一个小惯性环节，时间常数

5、为采样周期Ts的一半，设逆变器的增益为KPWM，则逆变器环节能够等效为KPWM(0.51)。图中，TssiKiPKiI。图3-6电流内环控制框图电流内环按典型I型系统设计，令i，并归并小时间常数，则依据图3-6=L/R的控制框图，可得电流内环的开环传达函数Woi为KiPKPWM(3-8)WoiRis(1.5TSs1)依据典型I型系统最优参数设计原则，令阻尼比=0.707时，可得最优控制见效，此时可得KiP、KiI数值KiPRi3TsKPWMK(3-9)KiPRiI3TsKPWMi(2)电压外环的设计在对电压外环进行设计时，需考虑电流内环的影响。依据前面得出的电流内环开环传达函数，在开关周期Ts

6、较小时，能够将其闭环传达函数Wci简化为式(3-10)，从该式可看出，电流内环相当于一阶惯性环节。Wci11(3-10)3Tss在稳态时，直流母线电压为Udc，联合式(3-4)，能够推出直流侧电流idc与电流内环输出电流id的关系为idc3edid(3-11)2Udc考虑电压外环的采样周期，需在电压外环的控制构造中，加入一小时间常数的惯性环节。这样就能够画出电压外环的控制框图，如图3-7所示。图中，Tu为电压外环采样时间常数；KuP为电压外环比率增益；u积分时间常数，u=KuP/KuI，KuI为积分增益；C为直流母线侧电容。图3-7电压外环的控制框图将电压外环采样时间常数Tu与电流环的惯性环节3Ts归并，能够获得等效时间常数TeuTu3Ts。依据图3-7电压外环控制框图，能够获得其开环传达函数为Wou3KuPed(us1)(3-12)2UdcuCs2(Teus1)由式3-12可知，电压环为典型II型系统，设h为中频带宽，则有hu(3-13)TeuKuP