單相逆變器并網(wǎng)工作原理分析與仿真(參考版)
2025-06-29 12:57本頁面
【正文】 在仿真時間 ms時，直流側電壓從180 V突增至230 V，從仿真結果可以看到逆變器輸出響應速度快，具有很好的抗擾動性。仿真結果表明并網(wǎng)控制下的定頻積分控制器應用在獨立工作模式時，也可以保證逆變器正常工作。(3)需要一個正弦波發(fā)生器作為逆變器輸出電壓的給定。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電壓。 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。圖211 電網(wǎng)電壓突降時并網(wǎng)輸出電流仿真波形 Simulation waveforms of grid current when grid voltage drops逆變器并網(wǎng)工作時，若電網(wǎng)出現(xiàn)故障，如電網(wǎng)發(fā)生接地短路，斷路器跳閘，故障線路被電網(wǎng)自動切除，并網(wǎng)逆變電源處在被切除線路段時，則發(fā)生了孤島現(xiàn)象，此時，若逆變器輸出端電網(wǎng)電壓突降，由圖211和圖212所示仿真結果可以看出：基于定頻積分的并網(wǎng)系統(tǒng)也能自動依據(jù)電網(wǎng)電壓減小輸出電流，抑止電網(wǎng)對逆變器的沖擊電流，從而減小電網(wǎng)故障時的孤島問題等對逆變器造成的危害。因此并網(wǎng)控制時采用常量進行積分更有利于優(yōu)化系統(tǒng)性能。此時，若實際工作中逆變器直流側電壓降低，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??；反之，當逆變器直流側電壓升高時，則相當于減小了，逆變器輸出正弦電流增大。圖210所示為通過恒值給定方式給定時，直流側電壓突變情況下的輸出并網(wǎng)電流仿真波形。圖29所示為通過直流電壓采樣方式給定時，直流側電壓突變情況下的輸出并網(wǎng)電流仿真波形。本文中，逆變器并網(wǎng)輸出正弦電流的大小由、來決定，見式(213)。(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 (c) 直流電壓 V，電感 mH (c) Direct voltage V, inductance mH圖28 不同情況下并網(wǎng)輸出電流仿真波形 Simulation waveforms of grid current under different situation對比圖28的仿真結果(a)、(b)可以看出，電感越大，并網(wǎng)電流紋波越?。粚Ρ确抡娼Y果(a)、(c)可以看出，直流側電壓越大，并網(wǎng)電流紋波越大。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26所示為控制系統(tǒng)時鐘信號、定頻積分控制信號以及各開關驅動信號的仿真實驗波形。如圖25所示為并網(wǎng)系統(tǒng)中定頻積分控制的控制邏輯流程圖。因此，在此先假設直流側電壓為180 V，高于交流電網(wǎng)電壓峰值156 V(有效值110 V)。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周期，積分器的積分時間常數(shù)為開關周期的一半，也即滿足。 并網(wǎng)工作模式仿真實驗研究基于上述推導出的控制方程式(218)，進行了并網(wǎng)系統(tǒng)的PSpice仿真試驗。當系統(tǒng)達到穩(wěn)定時，逆變器輸出電壓達到參考電壓。增加的電壓外環(huán)采用PI調節(jié)器。逆變器獨立運行時，只需在并網(wǎng)運行控制系統(tǒng)的基礎上增加一個電壓外環(huán)，控制逆變器輸出電壓即可。 獨立工作原理分析本文研究的逆變器并網(wǎng)控制系統(tǒng)具有多種功能。假設允許的最大紋波電流為并網(wǎng)電流有效值的10%，則由式(221)得： (225)又因為并網(wǎng)輸出電流在電網(wǎng)電壓過零點紋波達到最大值，因此有：
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