網(wǎng)側變流器電壓定向矢量控制分析與實(shí)驗

摘要：建立了并網(wǎng)發(fā)電系統網(wǎng)側變流器數學(xué)模型，分析了電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略的原理與實(shí)現。通過(guò)Matlab搭建了網(wǎng)側變流器閉環(huán)控制模型，采用電壓空間矢量脈寬調制(SVPWM)進(jìn)行仿真分析，并進(jìn)行了實(shí)驗驗證，結果證明了電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略在并網(wǎng)發(fā)電系統應用的正確性和有效性。
關(guān)鍵詞：變流器；并網(wǎng)系統；電壓定向

1 引言
隨著(zhù)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的不斷開(kāi)發(fā)和利用，發(fā)電系統形式日趨多元化。為使并網(wǎng)系統達到穩定、效率高、動(dòng)態(tài)響應能力快的目標，并網(wǎng)發(fā)電系統網(wǎng)側變流器結構及其控制技術(shù)已成為并網(wǎng)發(fā)電系統的關(guān)鍵技術(shù)。由于電網(wǎng)電壓不可改變，采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制，通過(guò)控制變流器交流側電壓來(lái)分別控制網(wǎng)側輸入電流有功分量和無(wú)功分量，以實(shí)現直流環(huán)節電壓控制和交流側單位功率因數控制，是一種間接的電流控制方法。

2 網(wǎng)側變流器數學(xué)模型
并網(wǎng)發(fā)電系統網(wǎng)側變流器交流側電壓來(lái)自電網(wǎng)，通過(guò)SVPWM技術(shù)調制三相橋臂開(kāi)關(guān)，實(shí)現變流器輸出穩定的直流電壓。在電感的濾波作用下可忽略電壓和電流的高次諧波，僅考慮基波部分，等效電路及向量圖如圖1所示。

假定電網(wǎng)電壓平衡，由此可得數學(xué)模型為：

經(jīng)坐標變換可得兩相同步旋轉d，q坐標系下輸入電流滿(mǎn)足關(guān)系：

采用電網(wǎng)電壓定向如圖2所示，將d軸定向于電網(wǎng)電壓矢量us方向上，則電壓q軸分量為零。

定向后再由式(2)，(3)，(4)得：

其中當P>0，變流器工作于整流狀態(tài)，從電網(wǎng)吸收能量；反之，工作于逆變狀態(tài)，能量返回電網(wǎng)。當Q>0，變流器吸取感性無(wú)功電流，相對于電網(wǎng)呈感性；反之，吸收容性無(wú)功電流，相對電網(wǎng)呈容性。有功和無(wú)功功率的控制可轉換為對d，q軸電流分量的分別控制。