單相逆變器并網(wǎng)工作原理分析與仿真(完整版)
【正文】 (219)其中是PWM脈寬的瞬時值，是按正弦規(guī)律變化的非線性量。由式(215)和式(217)可得到系統(tǒng)的控制方程如下： (218)因此，逆變器并網(wǎng)工作時，只需一個電流環(huán)就能滿足控制方程式(218)，使逆變器輸出正弦電流與電網(wǎng)電壓嚴格保持一致，達到單位功率因數(shù)并網(wǎng)。逆變器輸出波形調(diào)制采用雙極性調(diào)制策略。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。定頻積分控制是基于單周期控制的一種控制方法[43~45]。 逆變器并網(wǎng)控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計如本文第一章所述，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，達到最大限度的利用可再生資源。定頻積分控制不僅將并網(wǎng)輸出電流控制和獨立輸出電壓控制有機地融合在一起，而且使系統(tǒng)在兩種工作模式下都具有良好的性能。與，三者之間的關(guān)系如下： (22)假設(shè)開關(guān)頻率遠大于輸入信號及給定信號的頻率，即在一個開關(guān)周期內(nèi)，、均認為是常數(shù)。圖22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。設(shè)開關(guān)頻率為，開關(guān)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)制，一個開關(guān)周期內(nèi)，電感兩端的電壓滿足：在期間，器件VV4導(dǎo)通，VV3關(guān)斷，有： (29)在期間，器件VV3導(dǎo)通，VV4關(guān)斷，有： (210)在準穩(wěn)態(tài)情況下，根據(jù)一個開關(guān)周期內(nèi)電感的伏秒平衡原則有： (211)由式(211)可得： (212)逆變器并網(wǎng)工作時，要求逆變器輸出的正弦波電流，且要求該電流與電網(wǎng)電壓同頻、同相，因此可以引入兩個常量、且、都大于零，由和共同來決定逆變器輸出功率的大小。加在逆變器輸出濾波電感兩端的瞬時電壓產(chǎn)生的電流稱為紋波電流，在逆變器并網(wǎng)控制中，要求輸出的紋波電流在一定的范圍之內(nèi)。電感越小，輸出電流變化越快；電感越大，輸出電流變化越慢。逆變器獨立運行時，只需在并網(wǎng)運行控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個電壓外環(huán)，控制逆變器輸出電壓即可。整個控制器由積分器，D觸發(fā)器，比較器及時鐘組成，其中D觸發(fā)器的時鐘信號周期等于逆變器開關(guān)周期，積分器的積分時間常數(shù)為開關(guān)周期的一半，也即滿足。圖27 電網(wǎng)電壓與并網(wǎng)電流仿真波形 Simulation waveforms of grid voltage and output grid current仿真結(jié)果表明運用定頻積分控制能控制輸出電流跟蹤電網(wǎng)電壓，實現(xiàn)了逆變器輸出電流和電網(wǎng)電壓的同頻率、同相位，達到單位功率因數(shù)并網(wǎng)。圖210所示為通過恒值給定方式給定時，直流側(cè)電壓突變情況下的輸出并網(wǎng)電流仿真波形。 獨立工作模式仿真實驗研究圖213為基于定頻積分的逆變器獨立工作模式時的仿真電路圖。在仿真時間 ms時，直流側(cè)電壓從180 V突增至230 V，從仿真結(jié)果可以看到逆變器輸出響應(yīng)速度快，具有很好的抗擾動性。不同之處主要有以下三點：(1)直流積分量的給出采用直接采樣直流側(cè)電壓。此時，若實際工作中逆變器直流側(cè)電壓降低，而控制系統(tǒng)中直流積分量不變，則相當于增大了，則逆變器輸出正弦電流會自動減?。环粗?，當逆變器直流側(cè)電壓升高時，則相當于減小了，逆變器輸出正弦電流增大。(a) 直流電壓 V，電感 mH(a) Direct voltage V, inductance mH(b) 直流電壓 V，電感 mH(b) Direct voltage V, inductance mH
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