三相并網(wǎng)逆變器無(wú)差拍解耦控制方法

摘要：針對傳統無(wú)差拍控制無(wú)法實(shí)現有功功率與無(wú)功功率解耦控制的問(wèn)題，在分析無(wú)差拍控制原理的基礎上，提出一種新的無(wú)差拍控制策略，給出了無(wú)差拍控制策略占空比的計算方法。該控制策略將三相系統在d，q坐標系下的解耦特性與a，b，c坐標系下的無(wú)差拍控制算法有機地結合在一起，不僅實(shí)現了有功功率與無(wú)功功率的解耦控制，同時(shí)還具有控制簡(jiǎn)單、控制精度高和動(dòng)態(tài)響應快等優(yōu)點(diǎn)。最后，通過(guò)Matlab／Simulink仿真和實(shí)驗驗證了該方案的正確性和有效性。
關(guān)鍵詞：逆變器；無(wú)差拍控制；解耦控制

1 引言
近年來(lái)，隨著(zhù)全球范圍內能源緊缺和環(huán)境污染問(wèn)題的日益突出，開(kāi)發(fā)和利用可再生能源受到世界各國的廣泛關(guān)注。并網(wǎng)逆變器作為發(fā)電系統與電網(wǎng)的接口設備之一，其控制技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。無(wú)差拍控制是一種數字化PWM控制方法，在數字控制技術(shù)不斷發(fā)展的今天，數字化PWM控制方式具有更加廣闊的應用前景。無(wú)差拍控制具有良好的動(dòng)態(tài)響應，并可使輸出電流快速、準確地跟蹤參考電流。故將其應用到三相并網(wǎng)逆變器中，可提高逆變器的抗干擾能力。

2 三相并網(wǎng)逆變器無(wú)差拍解耦控制
2．1 三相并網(wǎng)逆變器無(wú)差拍控制原理
無(wú)差拍控制的基本原理是在每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始時(shí)刻，采樣并網(wǎng)逆變器輸出電流i，并預測出下一周期開(kāi)始時(shí)刻逆變器并網(wǎng)側電流的給定值i*，由差值i-i*計算出開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使i在下一周期開(kāi)始時(shí)刻等于i*。此方法雖計算量較大，但其開(kāi)關(guān)頻率固定，具有快速的動(dòng)態(tài)響應。
三相并網(wǎng)逆變器原理圖如圖1所示，圖中Udc為直流側電壓；ea，eb，ec，ia，ib，ic分別為三相電網(wǎng)電壓及輸出電流的瞬時(shí)值；L為濾波電感。

如圖1所示，根據三相對稱(chēng)系統基爾霍夫電壓定律，回路電壓方程為：


設控制周期為T(mén)，將回路電壓方程離散化，同時(shí)設電流參考值為，逆變器三相開(kāi)關(guān)占空比分別為△du，△dv和△dw。由于T遠小于電網(wǎng)基波周期，則在一個(gè)T內，可忽略三相電網(wǎng)電壓和直流母線(xiàn)電壓的變化。若認為在一個(gè)T內實(shí)現了各相電流對其參考值的無(wú)差跟蹤，則得到一個(gè)T內的回路電壓方程為：

以上3個(gè)電壓環(huán)路彼此并不獨立，相當于只有兩個(gè)獨立方程。由于逆變器上、下橋臂的導通在一個(gè)T內對等，則可得三相逆變器上橋臂3個(gè)開(kāi)關(guān)器件的總導通時(shí)間與下橋臂3個(gè)開(kāi)關(guān)器件的總導通時(shí)間在一個(gè)T內相等，即得到：
△du+△dv+△dw=1．5 (5)
聯(lián)立式(4)，(5)可求解得三相逆變橋的PWM信號的占空比為：

通過(guò)式(6)求得的△du，△dv，△dw控制逆變器的開(kāi)關(guān)器件，得到所需要的逆變器輸出波形，從而實(shí)現逆變器的無(wú)差拍控制。