文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
文章編號: 0258-7998(2013)03-0070-04
在可再生能源發(fā)電技術(shù)飛速發(fā)展的今天,并網(wǎng)逆變器作為可再生能源發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備,已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點。三相雙壓式并網(wǎng)逆變器作為一種新型拓?fù)?,從根本上克服了傳統(tǒng)的三相橋式并網(wǎng)逆變器存在的橋臂直通問題[1-2],工作時不用插入死區(qū)時間,可以很好地提高輸出波形的質(zhì)量。因此,三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器具有重要的應(yīng)用價值。但是在三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器的控制研究中,目前常見的只有傳統(tǒng)的PWM控制、滯環(huán)控制和單周控制。其中PWM控制的動態(tài)性能差且存在穩(wěn)態(tài)誤差[3];而滯環(huán)控制雖然具有很好的魯棒性但其開關(guān)頻率不固定,從而導(dǎo)致濾波器設(shè)計困難[4];單周控制雖然不存在穩(wěn)態(tài)誤差且抗輸入擾動能力強,但其抗輸出擾動能力薄弱[5]。
理想情況下,圖1所示拓?fù)渲须姼芯嗟?,假設(shè)都等于L,且可以忽略橋臂直通問題。因此,當(dāng)三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器運行在六段運行模式時,可以將三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器的開關(guān)和二極管等效重組成如圖3所示的等效分析電路。以區(qū)間Ⅰ為例進行分析,可以看出當(dāng)三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器和等效分析電路都按照表1運行在六段運行模式時,它們在該區(qū)間可以等效成同一個電路,如圖4所示。同理在其他區(qū)間時三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器與其等效分析電路都有一個對應(yīng)的等效電路。
式中起削弱抖振作用的δd和δq通常取一個很小的正值。
設(shè)計好的滑??刂葡到y(tǒng)需要嚴(yán)格按等效分析電路對應(yīng)的開關(guān)接入三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器。由于等效分析成立的前提是三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器與等效分析電路都運行在六段運行模式,故在接入對應(yīng)控制信號時,必須經(jīng)過六段運行模式控制器后接入,以保證其運行在六段運行模式。
3 仿真分析
為了驗證上述理論分析的正確性與滑模控制下三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器的工作性能,利用仿真軟件搭建電路模型進行仿真驗證。參數(shù)設(shè)置:直流輸入電壓Uin=1 250 V,所有電感都取1 mH,電網(wǎng)電壓有效值為220 V,電網(wǎng)電壓頻率fs=50 Hz,并網(wǎng)電流參考信號與各相電網(wǎng)電壓同頻同相;高頻單元采用滑??刂破湔{(diào)制器中三角波在仿真時可以取比較高的頻率以保證準(zhǔn)滑動模態(tài);輸入電壓擾動從1 250 V躍變至1 600 V,電網(wǎng)擾動時取電網(wǎng)電壓波動為15%。
從圖5可以看出,在滑??刂葡?,三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器輸出的并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻同相,實現(xiàn)了單位功率因數(shù)向電網(wǎng)輸出電能,經(jīng)過FFT分析得并網(wǎng)電流的THD=1.61%,這表明并網(wǎng)逆變器輸出的電流波形質(zhì)量好,符合并網(wǎng)指標(biāo)。圖6表明三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器工作在六段運行模式。圖7表明輸入電壓擾動和電網(wǎng)電壓擾動時,逆變器的輸出并網(wǎng)電流幾乎不變,這說明滑??刂葡碌娜嚯p降壓式并網(wǎng)逆變器對輸入電壓擾動和電網(wǎng)電壓擾動具有很好的抑制能力,在各種常見擾動下依然能輸出高質(zhì)量的電能。
本文在對三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行介紹的基礎(chǔ)上,對其進行了等效分析,然后根據(jù)三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器的等效分析電路,重點對其滑??刂七M行了設(shè)計,并在控制律中采用了平滑函數(shù)來取代符號函數(shù)以削弱抖振。理論分析與仿真結(jié)果表明,采用滑模控制后的三相雙降壓式并網(wǎng)逆變器獲得了很好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能,其輸出電流的總諧波畸變率小,能快速跟蹤電網(wǎng)電壓,實現(xiàn)以單位功率因數(shù)向電網(wǎng)輸電,并且在各種常見擾動下基本不受影響,依然能保證向電網(wǎng)輸送高質(zhì)量的電能。
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