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《三相电压型并网逆变器滑模变结构直接功率控制_尚磊》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第34卷第14期Vol.34No.142010年7月25日July25,2010三相电压型并网逆变器滑模变结构直接功率控制尚磊,孙丹,胡家兵,贺益康,王波(浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市310027)摘要:建立了三相电压型并网逆变器数学模型,在此基础上提出了一种基于滑模变结构的三相电压型并网逆变器直接功率控制策略,详细论述了控制策略原理及设计过程。该控制策略将滑模变结构控制器、直接功率控制和空间矢量脉宽调制技术相结合,不需要同步速旋转坐标变换即可实现恒定的开关频率,具有良好的稳态性能和快速的动态特性。在一台3kVA的并网逆变器样机上进行了实验研究,结果证
2、明了所提出的滑模变结构直接功率控制策略的正确性和有效性。关键词:电压型并网逆变器;滑模变结构;直接功率控制;空间矢量脉宽调制;恒定开关频率0引言开关频率恒定,而且不需要电网电压的相位信息和[1]同步速旋转坐标变换,计算量小,控制结构简单。本近年来,随着智能电网、分布式电源技术以及[2]文首先建立了三相电压型并网逆变器的数学模型,高压直流输电技术的快速发展,三相电压型并网然后详细论述了SMVS-DPC的原理及其设计过逆变器以其功率因数可调以及良好的输入输出特性程,最后通过对LUT-DPC,VC和SMVS-DPC的实受到了广泛的关注和研究。目前,并网逆变器主要验结果比较
3、,证明了SMVS-DPC具有快速的动态的控制技术是基于电网电压定向或虚拟磁链定向的[3-4]特性和良好的稳态性能。矢量控制(VC)。VC可实现有功功率和无功功率的单独调节,能够获得良好的稳态性能,但VC需1三相电压型并网逆变器数学模型要较为复杂的同步速旋转坐标变换和电网电压的相在两相静止坐标系下,三相电压型并网逆变器位信息,增加了系统的复杂程度。的等效电路如图1所示。为了获得更为快速、简单的控制方法,基于交流[5-6]电机直接转矩控制思想的直接功率控制(DPC)受到了国内外学者专家们的广泛关注。传统基于查[7-9]询开关表(LUT)的DPC(LUT-DPC)无需进行
4、同步速旋转坐标变换,控制结构简单、动态响应快,图1两相静止坐标系下三相电压型但是该方法难以实现恒定的开关频率,导致电力滤并网逆变器等效电路Fig.1Equivalentcircuitofathree-phasegrid-connected波器设计困难。为了获得固定的开关频率,空间矢voltagesourceinverterinthetwo-phasestationaryframe[10]量脉宽调制(SVPWM)技术被引入到DPC技术中,但其仍需要电网电压的相位信息和较为复杂的根据图1的等效电路,可以得到三相电压型并同步速旋转坐标变换。文献[11]提出了一种无需坐网
5、逆变器的电压方程为:标变换和SVPWM的并网逆变器预测DPC方法,dIsUs=RIs+L+Vc(1)但该方法需实时计算矢量作用时间,运算量较大且dt对系统参数较为敏感。式中:Us和Is分别为电网电压矢量和电网电流矢为了克服上述缺点和不足,本文研究了一种基量;Vc为逆变器交流侧电压矢量(逆变器与电抗器于滑模变结构(SMVS)的DPC方法。SMVS-DPC之间的电压);R为线路电阻;L为进线电抗器的电方法将SMVS和DPC有机结合,不仅动态响应快,感值。并网逆变器输出的瞬时有功功率和无功功率可以表示为:收稿日期:2010-03-02;修回日期:2010-05-19。3国家
6、高技术研究发展计划(863计划)资助项目P=-(usis+usis)2(2007AA05Z419);浙江省自然科学基金资助项目(2)3(Y1080287)。Q=-(-usis+usis)2792010,34(14)式中:us,us和is,is分别为电网电压和电网电流的S1=0和S2=0表示瞬时有功和无功功率精确,轴分量。跟踪功率给定值,即系统沿滑模面运动,此时有:对式(2)求导,可得瞬时功率变化率为:dS1S1==0dP3disdisdusdusdt=-us+us+is+is(9)dt2dtdtdtdtdS2S2=
7、=0dQ3dusdisdisdusdt=-is-us+us-isdt2dtdtdtdt将式(8)代入式(9)可得:(3)dS1dPerror(t)dP(t)==-=0dtdtdt由式(1)可得电网电流的导数为:(10)dIs1dS2=dQerror(t)=-dQ(t)=0=(Us-RIs-Vc)(4)dtdtdtdtL将式(7)代入式(10),经整理可得:理想电网条件下,电网瞬时电压可以表示为:dSu=
8、Us
9、sinst=F+DVc(11)(5)dtu=-
10、Us
11、cosst式中:式中:s为电网角频率;
12、Us
13、
