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《單相逆變器并網(wǎng)工作原理分析與仿真》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第2章基于定頻積分的逆變器并網(wǎng)控制第2章基于定頻積分的逆變器并網(wǎng)控制2.1引言本章探索了一種基于定頻積分控制的可選擇獨(dú)立工作和并網(wǎng)運(yùn)行兩種工作模式的光伏逆變器控制方案，對其工作原理以及并網(wǎng)電流紋波影響因素進(jìn)行了理論分析，推導(dǎo)了控制方程，并給出了計(jì)算機(jī)仿真分析結(jié)果。2.2逆變器并網(wǎng)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)如本文第一章所述，并網(wǎng)型逆變器主要應(yīng)用在可再生新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)中，因此，對逆變器并網(wǎng)控制方案的研究也必須結(jié)合新能源發(fā)電的特點(diǎn)，達(dá)到最大限度的利用可再生資源。作者設(shè)計(jì)了一種既可以控制逆變器工作在并網(wǎng)送電狀態(tài)，又可以控制逆變器工作在獨(dú)立帶載狀態(tài)的逆變器并網(wǎng)
2、控制系統(tǒng)。逆變器的具體工作模式由工作場合和用戶需求決定，系統(tǒng)具有多功能。本系統(tǒng)采用以定頻積分為核心的控制方案。逆變器并網(wǎng)工作時(shí)采用基于定頻積分的電流控制方案；獨(dú)立工作時(shí)，在并網(wǎng)電流控制方案的基礎(chǔ)上加入電壓PI外環(huán)，實(shí)現(xiàn)輸出電壓控制。定頻積分控制不僅將并網(wǎng)輸出電流控制和獨(dú)立輸出電壓控制有機(jī)地融合在一起，而且使系統(tǒng)在兩種工作模式下都具有良好的性能。2.3定頻積分控制的一般理論所謂定頻積分控制是指保持電路工作的開關(guān)頻率不變，而通過積分器和D觸發(fā)器來控制開關(guān)器件在每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間。圖2-1所示為定頻積分控制的一般原理圖。定頻積分控制是基于單周
3、期控制的一種控制方法[43~45]。單周期控制是一種非線性控制技術(shù)，該控制方法的突出特點(diǎn)是：無論是穩(wěn)態(tài)還是暫態(tài)，它都能保持受控量(通常為斬波波形)的平均值恰好等于或正比于給定值，即能在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，有效的抵制電源側(cè)的擾動(dòng)，既沒有穩(wěn)態(tài)誤差，也沒有暫態(tài)誤差，這種控制技術(shù)可廣泛應(yīng)用于非線性系統(tǒng)的場合，比如脈寬調(diào)制、諧振、軟開關(guān)式的變換器等。下面具體從理論上分析基于單周控制的定頻積分控制的一般原理和特點(diǎn)。15第2章基于定頻積分的逆變器并網(wǎng)控制-+-+比較器積分器積分復(fù)位信號開關(guān)信號圖2-1定頻積分控制的工作原理圖Fig.2-1Schematicdiagr
4、amofunifiedconstant-frequencyintegrationcontrol假設(shè)開關(guān)運(yùn)行開關(guān)頻率為，開關(guān)函數(shù)為：(2-1)式中為開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，為開關(guān)關(guān)斷時(shí)間，。在每一開關(guān)周期內(nèi)，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間為，關(guān)斷時(shí)間為，占空比為，給定信號，開關(guān)輸入信號為，輸出信號為，它是由輸入信號經(jīng)開關(guān)斬波后形成的信號，因此又稱為開關(guān)變量。與，三者之間的關(guān)系如下：(2-2)假設(shè)開關(guān)頻率遠(yuǎn)大于輸入信號及給定信號的頻率，即在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，、均認(rèn)為是常數(shù)。對于傳統(tǒng)控制而言，占空比由給定信號線性調(diào)制而成，可寫為：(2-3)式中為常數(shù)。因此輸出信號的平均值為：(2-4
5、)上式表明：應(yīng)用傳統(tǒng)電壓反饋控制，輸出信號是輸入信號與給定信號的乘積。因此，輸入信號的變化必然導(dǎo)致輸出信號的變化，開關(guān)是非線性的。對于單周控制，其原則是保證在每一開關(guān)周期內(nèi)，輸入信號的積分值恰好等于給定信號，即：15第2章基于定頻積分的逆變器并網(wǎng)控制(2-5)將式(2-1)、(2-3)代入上式整理得：(2-6)由于開關(guān)周期固定，則輸出信號在每一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的平均值等于給定信號，即為：(2-7)式中為常數(shù)。因此，開關(guān)輸出信號只需在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)便可跟蹤給定信號，基于這種思想的非線性技術(shù)稱為單周期控制技術(shù)，采用這種控制技術(shù)，開關(guān)輸出信號只與給定信號有關(guān)
6、，即：(2-8)開關(guān)輸出完全抑制了輸入干擾，線性的再現(xiàn)了給定信號，因此，基于單周期控制技術(shù)的定頻積分控制可以將一個(gè)非線性開關(guān)變成一個(gè)線性開關(guān)。這種控制可以有效抑制輸入信號的擾動(dòng)，使得系統(tǒng)的輸出迅速跟蹤輸入給定的變化，系統(tǒng)具有優(yōu)良的抗擾動(dòng)性和跟隨性能。2.4基于定頻積分的并網(wǎng)控制方案2.4.1并網(wǎng)工作原理分析與控制方程推導(dǎo)本文選擇電壓源型全橋逆變器作為研究對象。圖2-2所示為電壓源電流控制模式下的單相逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的等效電路示意圖。逆變器并網(wǎng)控制的目標(biāo)是：控制逆變電路輸出的交流電流為穩(wěn)定的、與電網(wǎng)同頻同相的正弦波，也就是實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)送電。本文
7、采用定頻積分控制實(shí)現(xiàn)逆變器的并網(wǎng)控制。逆變器輸出波形調(diào)制采用雙極性調(diào)制策略。所謂雙極性調(diào)制指的是逆變器橋路兩橋臂交叉對應(yīng)開關(guān)V1和V4、V2和V3分別各由一個(gè)信號控制，兩個(gè)信號相位相反。并網(wǎng)控制方程的推導(dǎo)過程如下。15第2章基于定頻積分的逆變器并網(wǎng)控制-V3V2V1V4-++圖2-2單相全橋逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)等效電路Fig.2-2Singlephasegrid-connectedfull-bridgeinvertersystem為簡化分析，首先作如下假設(shè)：(1)直流側(cè)電壓保持恒定。(2)開關(guān)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電網(wǎng)頻率和逆變器輸出電流的頻率。設(shè)開關(guān)頻率為，開關(guān)
8、周期為，開關(guān)導(dǎo)通占空比為，為逆變器輸出濾波電感上的電壓，為直流側(cè)電壓，為電網(wǎng)電壓，為逆變器電感電流，由于逆變器采用雙極性調(diào)
