【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 igure 25 Current Waveform in a PWM Period穩(wěn)定條件下，當(dāng)時(shí)，且 （公式214）當(dāng)時(shí)，且 （公式215）若滿足快速電流跟蹤要求，則必須 （公式216）綜合公式214至公式216，并考慮，得 （公式217）當(dāng)時(shí)候，將取得最大電流變化率，即 （公式218）其中，——正弦波角頻率； ——相電流峰值。以下分析抑制諧波電流時(shí)電感的設(shè)計(jì)。考慮電流峰值（）處附近一個(gè)PWM開關(guān)周期中電流跟蹤瞬態(tài)過程，其波形如圖26所示：圖26電流峰值處的一個(gè)PWM開關(guān)周期電流跟蹤波形Figure26 Current Waveform in a PWM Period穩(wěn)定條件下，當(dāng)時(shí)，且 （公式219）當(dāng)時(shí)，且 （公式220）考慮到電流峰值附近一個(gè)電流開關(guān)周期中，有，綜合公式219至公式220且考慮有，即得 （）（公式221）其中，最大允許諧波電流脈動(dòng)量。其因此，滿足電流瞬態(tài)跟蹤指標(biāo)和諧波電流抑制時(shí)，三相VSR電感取值范圍為： （公式221）本論文按照額定輸出功率25kW設(shè)計(jì)，代入數(shù)據(jù)=700V，=54A，= ，=167，綜合考慮計(jì)算值。第三章 系統(tǒng)控制策略 控制策略電壓型PWM整流器在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的主要作用是穩(wěn)定直流側(cè)電壓和實(shí)現(xiàn)交流側(cè)功率因數(shù)控制。通常電壓型PWM整流器采用雙閉環(huán)控制，即電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)控制。電壓外環(huán)的主要作用是控制PWM整流器的直流側(cè)電壓，電流內(nèi)環(huán)的主要作用是按電壓外環(huán)輸出的電流指令進(jìn)行電流控制，從而真正意義上實(shí)現(xiàn)中間直流電壓的穩(wěn)定控制。 PWM整流器的雙閉環(huán)控制雙閉環(huán)控制將直流側(cè)電壓采樣作為反饋，與給定參考電壓比較，以比較后得到的誤差值作為電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的輸入，輸出作為交流側(cè)電流幅度的給定，這是電壓控制的基本結(jié)構(gòu)。為了改善電壓控制的響應(yīng)特性，也有的系統(tǒng)采用負(fù)載前饋控制。電壓控制器的調(diào)節(jié)算法還是以傳統(tǒng)的PI算法居多，也有些采用數(shù)字控制器的直接計(jì)算方法，取得了較好的效果。圖31是雙閉環(huán)控制采用PI控制的結(jié)構(gòu)框圖：圖31 雙閉環(huán)控制框圖Figure 31 Doubleloop control drawing如圖31，電壓外環(huán)控制中間直流電壓，將的給定與反饋（即電壓傳感器采集的實(shí)際值）作差，經(jīng)外環(huán)PI調(diào)節(jié)器輸出作為電流內(nèi)環(huán)的給定，再與電流反饋?zhàn)鞑睿?jīng)內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器輸出，作為整個(gè)雙閉環(huán)系統(tǒng)的最終輸出。輸出與相電壓經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解耦處理，參與SVPWM算法控制。其中，直流電壓和參考電壓比較經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后得到指令電流矢量的幅值，若電壓電壓參考方向與圖23相同時(shí)，有以下結(jié)論：(1) 當(dāng)運(yùn)行于整流狀態(tài)時(shí)，電壓環(huán)PI輸出為正，作為指令電流大?。?2) 當(dāng)運(yùn)行于逆變狀態(tài)時(shí)，電壓環(huán)PI輸出為負(fù)，作為指令電流大小。 控制算法 空間矢量脈沖寬度調(diào)制（SVPWM）空間矢量脈沖寬度調(diào)制（Space Vector Pulse Width Modulation，簡(jiǎn)稱SVPWM）控制策略是依據(jù)變流器空間電壓（電流）矢量切換來控制變流器的一種思路新穎的控制策略。早期由日本學(xué)者在20世紀(jì)八十年代初針對(duì)交流電動(dòng)機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)而提出的，其主要思路在于拋棄了原有的正弦波脈寬調(diào)制（SPWM），而是采用逆變器空間電壓矢量的切換以獲得準(zhǔn)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而在不高的開關(guān)頻率(1K3KHz)條件下，使交流電機(jī)獲得了較SPWM控制更好的性能，主要表現(xiàn)在：SVPWM提高了電壓型逆變器的電壓利用率和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，同時(shí)還減小了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等。近年來，空間矢量控制在PWM整流器控制中也獲得了廣泛的應(yīng)用，各種新方案、新思路不斷涌現(xiàn)，同時(shí)SVPWM的控制方法也更易于采用微處理器數(shù)字實(shí)現(xiàn)。本節(jié)就SVPWM的原理及實(shí)現(xiàn)作較為詳細(xì)的論述。1. SVPWM基本原理三相電壓空間矢量描述了三相PWM整流器交流側(cè)電壓在復(fù)平面上的空間分布，即 （公式31）其中，——三相單極性二值邏輯開關(guān)函數(shù)。由種開關(guān)組合可得相應(yīng)的三相PWM整流器交流側(cè)的電壓值，如表31所示。 表31 三相PWM整流器的空間電壓矢量 Table31 Space Vectors of ThreePhase VSR000000001010011100101110111000從表31中可以看出，一種開關(guān)組合就對(duì)應(yīng)一個(gè)空間矢量，其中、為零矢量，其他開關(guān)組合時(shí)的、為空間矢量在三相對(duì)稱坐標(biāo)（a,b,c）上的投影。通過Clark變換將空間矢量從三相靜止坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系，用矩陣表示為： （公式32）由上述分析，復(fù)平面上的空間矢量可表示為： （公式33）上式表達(dá)為開關(guān)形式為： （公式34）對(duì)于任意給定的三相基波電壓瞬時(shí)值，若考慮為三相平衡系統(tǒng)，即，則可在復(fù)平面內(nèi)定義電壓空間矢量為： （公式35）公式35表明：如果是角頻率為的三相對(duì)稱正弦波電壓，那么矢量的模即相電壓的峰值，以角頻率按逆時(shí)針方向勻速旋轉(zhuǎn)的空間矢量，而空間矢量在三相坐標(biāo)系（）上的投影就是對(duì)稱的三相正弦量。因此，SVPWM就是利用三相橋輸出的8個(gè)電壓矢量來合成指令電壓矢量，從圖32中可以看到，8個(gè)電壓矢量是間斷的，而參考電壓矢量是連續(xù)的，但是如果開關(guān)頻率足夠高，則可以以一個(gè)開關(guān)周期的平均值為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行等效，這是空間矢量調(diào)制的基本原理。圖32復(fù)平面中的基本矢量分布Figure 32 Basic Space Vectors of VSR2. SVPWM的簡(jiǎn)化算法實(shí)現(xiàn)在實(shí)際的計(jì)算中，指令矢量一般給定為兩相靜止坐標(biāo)系下矢量在坐標(biāo)軸上的分量。通過反正切、正弦函數(shù)才能得到夾角的大小以及矢量的作用時(shí)間，但這種方法的實(shí)現(xiàn)需要大量的快速的運(yùn)算，對(duì)控制器的硬件要求很高。本文采用了一種簡(jiǎn)化計(jì)算的方法，根據(jù)指令電壓的直接計(jì)算空間矢量在各個(gè)扇區(qū)的作用時(shí)間。指令電壓矢量在扇區(qū)時(shí)，如圖32所示，其中矢量的作用時(shí)間可由下式計(jì)算： （公式36） （公式37）令線性調(diào)制區(qū)指令矢量為電壓空間矢量形成的六邊形的內(nèi)切圓，可以推出： （公式38） （公式39） 圖33 第二扇區(qū)矢量的合成Figure 33 Synthetic Method of Space Vectors in Sector II 指令電壓矢量在扇區(qū)Ⅱ時(shí)，如圖32所示。由矢量來合成指令矢量，此時(shí)矢量作用時(shí)間的計(jì)算方法同在扇區(qū)Ⅰ中有所區(qū)別，引入輔助計(jì)算量A、B，根據(jù)正弦定律可得： （公式310） （公式311）由圖可知，的作用時(shí)間可用A、B來表示： （公式312） （公式313）由公式312以及公式313可已推出： （公式314） （公式315）用同樣的方法可以計(jì)算出其他扇區(qū)中矢量的作用時(shí)間，計(jì)算的結(jié)果同扇區(qū)Ⅰ、Ⅱ的計(jì)算結(jié)果類似。3. 空間電壓矢量的合成對(duì)于零矢量的選擇，主要考慮選擇或應(yīng)使開關(guān)狀態(tài)變化盡可能少，以降低開關(guān)損耗。在一個(gè)開關(guān)周期中，設(shè)零矢量插入時(shí)間為，若其中插入的時(shí)間為=，則插入的時(shí)間則為=，其中。實(shí)際上，對(duì)于三相VSR某一給定的電壓空間矢量，常有幾種合成方法，以下討論均考慮在VSR空間矢量I區(qū)域的合成。(1) 將零矢量或均勻分布在矢量的起、終點(diǎn)上，然后依次由靠近所在扇區(qū)的兩個(gè)電壓矢量按三角形方法合成。以指令矢量在第一扇區(qū)為例，如圖34所示：圖34 空間矢量的合成方法1Figure 34 Synthetic Method of Space Vectors從圖中合成的開關(guān)波形中看出，在一個(gè)開關(guān)周期中，上橋臂的功率開關(guān)管總共動(dòng)作4次，但是由于生成的PWM波形不對(duì)稱，諧波幅值相對(duì)較大。(2) 同上一種方法類似，零矢量仍均勻分布在矢量V*的起、終點(diǎn)上。但與上一種方法不同的是，兩個(gè)有效矢量對(duì)稱分布。以指令矢量V*在第一扇區(qū)為例，如圖35所示：圖35 空間矢量的合成方法2 Figure 35 Synthetic Method of Space Vectors從圖中的開關(guān)波形看出，在一個(gè)開關(guān)周期中，上橋臂的功率開關(guān)管總共動(dòng)作4次，且波形對(duì)稱，因此，其諧波幅值比上一種方法有所降低。(3) 在這種合成方法中，一個(gè)開關(guān)周期中零矢量的作用時(shí)間將分為三段，且選擇使用了V0,V7作為零矢量，其中矢量V*的起、終點(diǎn)上均勻地分布矢量V0，而在矢量V*的中點(diǎn)處分布矢量V7，且T0=T7。有效矢量的合成同方法（2）類似，兩個(gè)有效矢量對(duì)稱分布。以指令矢量V*在第一扇區(qū)為例，如圖36所示：圖36 空間矢量的合成方法3Figure 36 Synthetic Method of Space Vectors從圖中的開關(guān)波形看出，在一個(gè)開關(guān)周期中，上橋臂的功率開關(guān)管動(dòng)作6次，且波形對(duì)稱?？梢钥吹竭@種合成方法的諧波幅值更小，但因其一個(gè)開關(guān)周期中動(dòng)作次數(shù)增多，開關(guān)損耗相對(duì)增大。綜上所述，指令矢量的合成方法有多種，不同的方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，其中第二種方法較好，該方法的開關(guān)損耗較小，諧波含量較少。（MPPT）1. 概述光伏陣列功率輸出特性具有非線性特征，受太陽輻照度、環(huán)境溫度和負(fù)載情況影響。在一定的太陽輻射度和環(huán)境溫度下，光伏陣列可以工作在不同的輸出電壓，但是只有在某一輸出電壓值時(shí)，光伏陣列的輸出功率才能達(dá)到最大值，這時(shí)光伏陣列的工作點(diǎn)就達(dá)到了輸出功率一電壓曲線（PV曲線）的最高點(diǎn)，稱之為最大功率點(diǎn)(Maximum Power Point，MPP)。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，要提高系統(tǒng)的整體效率，一個(gè)重要的途徑就是實(shí)時(shí)檢測(cè)光伏陣列的輸出功率，通過一定的控制算法預(yù)測(cè)當(dāng)前工況下陣列可能的最大功率輸出，從而改變當(dāng)前的阻抗情況，調(diào)整光伏陣列的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近，這一過程就稱之為最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking