基于PI參數優(yōu)化的風(fēng)電系統變流器的研究
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3.2 網(wǎng)側控制策略
對電網(wǎng)的控制目標有兩個(gè)：(1)保持恒定的直流電壓；(2)單位功率因數并網(wǎng)。為了實(shí)現上述控制目標，網(wǎng)側控制策略為外環(huán)直流電壓和無(wú)功電流iq的給定值，內環(huán)為電流環(huán)的雙閉環(huán)控制策略。網(wǎng)側輸入有功功率和無(wú)功功率分別為：
各電流、電壓的輸出值與指令值作差，通過(guò)PI調節后，在經(jīng)過(guò)旋轉地兩相坐標變成靜止的兩相坐標，進(jìn)入SVPWM形成各自的PWM控制信號。由于采用了SVPWM提高了直流電壓的利用率。
4 仿真和實(shí)驗結果
利用前述的電壓型背靠背變流器的數學(xué)模型和機側、網(wǎng)側的控制策略，很容易建立仿真模型，仿真模塊主要有風(fēng)力機和主回路負載模塊、機側變流器控制模塊、網(wǎng)側變流器控制模塊、電壓電流采樣模塊、坐標變換模塊、電壓電流PI調節模塊和PWM波發(fā)生模塊。
在交直交變頻器運行時(shí)，由于給定直流母線(xiàn)電壓為400 V，從圖2可以看出，在風(fēng)速變化時(shí)，電壓都基本上能較好地穩定在400 V，保持了直流連接電壓為恒定值。由于采用了直流電壓PI調節，克服負載擾動(dòng)，實(shí)現了穩態(tài)無(wú)靜差，系統響應速度快。圖3為機側三相交流電流波形，機側三相交流電流基本上是正弦波。圖4為機側dq軸電流波形，可以看出機側id基本維持在零附近，從而驗證了id=0的控制策略，而iq隨指令值的變化而變化。圖5為網(wǎng)側dq軸電流波形，網(wǎng)側iq基本為零，從而驗證了iq=0的控制策略，而id隨指令值的變化而變化。圖6為網(wǎng)側a相電壓電流波形，可以看出電壓與電流頻率為50 Hz，與電網(wǎng)頻率完全同步，且它們的相位正好相差180°，且電流為正弦波形，由此可以得出系統向電網(wǎng)輸送功率，實(shí)現了單位功率因數。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161350.htm
在仿真研究的基礎上，對系統的控制進(jìn)行了實(shí)驗驗證。發(fā)電機三相交流電源經(jīng)濾波電感送到整流器的三相橋臂，整流器的直流輸出就是逆變器的直流側輸入電源，逆變器的交流側直接接入電網(wǎng)，光電編碼器實(shí)時(shí)檢測永磁同步電機的轉速。整流器和逆變器分別由DSP芯片TMS320F2S12(1)與TMS320F2812(2)控制，電壓、電流傳感器測出所需各部分的電壓、電流值，送入DSP芯片，實(shí)現系統的控制策略。用兩臺上位機分別與兩塊DSP芯片進(jìn)行通信，主要控制系統的啟、停、監控，負責實(shí)時(shí)數據的接收、顯示等任務(wù)，它是人機交互的中介。
采用主電路和控制策略進(jìn)行實(shí)驗，實(shí)驗參數設置如下：直流電容C為470×10-6 F，直流母線(xiàn)電壓參考值設置為400 V，網(wǎng)側電感L0=4．8×10-3 H，電阻R0=0．5 ?贅，機側電感L=0.6×10-6 H。三相交流輸入電壓為100 V，采樣頻率f=2.5 kHz，由此得出的直流母線(xiàn)實(shí)驗波形和仿真的直流母線(xiàn)電壓的波形一致。而電網(wǎng)側a相電壓與逆變器a相電流波形也一致，都是反相，這就證明了系統運行單位功率因數，通過(guò)諧波電流分析電流THD為4.1%。
本文采用電壓源型背靠背變流器結構，仿真和實(shí)驗結果表明，采用雙PWM控制策略和優(yōu)化的PI參數能夠很好地控制網(wǎng)側和機側電流，同時(shí)有效地控制直流母線(xiàn)電壓，使得輸出電壓紋波小、響應速度快。實(shí)驗也表明控制策略和控制電路正確有效，能實(shí)現能量的雙向傳遞，因此可運用于兆瓦級變頻器的變流器控制研究。
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