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          光伏并網逆變器的電流鎖相改進方案及實現(xiàn)

          作者: 時間:2012-12-24 來源:網絡 收藏

          摘要:基于控制中的重要性和復雜性,提出了帶預鎖相和遺忘算法的方案,該方案可采用硬件鎖相和軟件鎖相兩種方式實現(xiàn)。建立了以MC56F8345型DSF為控制核心的PWM逆變器數(shù)字化并網實驗平臺,對改進后的方案進行驗證。實驗結果表明,該方案很好地實現(xiàn)了逆變器輸出電流與電網電壓的同步鎖相控制,且輸出電流的幅值、相位、頻率均符合控制要求,可穩(wěn)定、可靠地并網發(fā)電,并能實現(xiàn)網側單位功率因數(shù)。
          關鍵詞:;電流鎖相

          1 引言
          系統(tǒng)中,輸出電流的控制十分重要。有效控制逆變器輸出電流可實現(xiàn)網側功率因數(shù)可調。控制電流時,電流鎖相十分關鍵,必須對電網電壓的頻率和相位進行實時檢測,并以此控制逆變器輸出電流與電網電壓保持同頻同相,即同步鎖相。若不能穩(wěn)定、可靠地鎖相,則在逆變器與電網連接(并網)過程中會產生很大的環(huán)流,對設備造成沖擊,縮短設備使用壽命,嚴重時還會損壞設備。因此,研究光伏發(fā)電并網逆變器電流鎖相改進方案及數(shù)字化實現(xiàn)具有現(xiàn)實意義。

          2 光伏并網逆變器電流矢量控制策略
          光伏發(fā)電并網系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。圖中上半部分為系統(tǒng)主電路,下半部分為系統(tǒng)控制電路??刂七^程如下:根據(jù)PV的輸出電壓、電流,由MPPT算法獲得Ud參考值,與Ud實際值比較后經電壓調節(jié)器得到有功電流(d軸電流)參考值。φ*為給定功率因數(shù)角,為無功電流(q軸電流)參考值。若要求單位功率因數(shù),則φ*=0,=0。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/175947.htm

          c.jpg


          電流閉環(huán)控制通常采用電流矢量控制。圖2示出電流矢量控制的矢量關系圖。

          d.jpg


          u,i.e分別為逆變器輸出電壓、輸出電流和電網電壓的空間矢量。旋轉坐標系d軸與e重合,q軸超前d軸90°,其旋轉速度ω=2πf(f為電網頻率)。φ為功率因數(shù)角,θ為d軸與三相靜止坐標系a軸夾角,是旋轉坐標變換必需的參數(shù)。三相PWM逆變器在d,q坐標系下的數(shù)學模型為:
          e.jpg
          式中:ud,uq為u在d,q軸的分量;ed,eq為e在d,q軸的分量,ed=e,eq=0;L,R為網側回路的電感和電阻。
          由式(1)可得圖1中電流閉環(huán)控制部分。其中ACDR和ACQR均為PI調節(jié)器,分別調節(jié)id,iq。
          電流矢量控制的優(yōu)點是可實現(xiàn)逆變器輸出電流有功、無功分量的獨立控制,控制精度較高,穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能較好。

          3 帶預鎖相和遺忘算法的電流鎖相方案
          3.1 鎖相角初始值的確定
          逆變器電流矢量控制中,電流鎖相極為重要,其實質是實時、準確地計算出鎖相角,即圖1,2中的θ,這是順利實現(xiàn)整個系統(tǒng)電流矢量控制策略的基本保證。確定鎖相角初始值θ0是鎖相算法的第一步,θ0可選擇在網側相電壓或線電壓過零時確定,此時無論θ為任意值都要強制令θ=θ0。設ea,b,c為余弦函數(shù)。若通過電網相電壓確定θ0,則相電壓ea由正到負過零時,e(d軸)超前a軸90°,即θ0=90°;同理ea由負到正過零時,θ0=270°。若通過電網線電壓確定θ0,則線電壓eab由正到負過零時,θ0=60°;eab由負到正過零時,θ0=240°。此處選擇eab由負到正過零時開始鎖相,所以取θ0=240°。


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