适用于电网三相不平衡的光伏逆变器控制策略设计

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图1SOGI 控制框图
基于图1推知SOGI 的传递函数为D (s )=v'v =kω's s 2+kω's +ω'
2
Q (s )=qv'v =kω's s 2+kω's +ω'
2(式中,v 为输入的正弦信号,ω'是滤波器中心率,k 是阻尼系数,常取为2√。

图2k 不同时D (s )、Q (s )伯德图
据图2可知,当SOGI 的中心频率与输入信号的频率相同时,则输出信号v '与v 具有相同的幅值和相位,qv '与v 幅值相同,但是相位滞后90°,可以很好地实现对输入信号的正交处理。

从而,基于SOGI 所设计的锁相环如图3所示:
图3锁相环模块
2不平衡控制策略
当电网不平衡时,将三相电压、电流均变换到同步坐标系中进行分析,由瞬时功率理论可求出逆变器并网功率中的P (t )和Q (t )。

P (t )=p +
d +p +
q +p -d +p -
d
=p 0+p c 2cos φ+p s 2sin φ(11)Q (t )=q +
d +q +
q +q -d +q -
q 所设计的正负序双同步坐标系控制系统框图如下:
图4正、负序双同步坐标系控制框图
3仿真与验证
为验证本文所设计控制策略的正确性,利用电磁暂态仿真软件PSCAD /EMTDC 搭建出三电平光伏逆变器的模型。

仿真参数说明如下:
表1系统参数
基于此仿真系统,进行了常规控制策略和本文所设计策略的对比仿真。

仿真时,电网A 相在0.2秒发生接地短路,电压降为原来的50%,在0.25秒时故障切除,电压恢复正常。

三相电压的变化波形如图5:
图5
电网电压波形
图6为常规控制策略下并网电流波形和A 相并网
电流的THD 分析:
项目
参数电网电压峰值/V 220直流侧稳压电容/μF C1=C2=300
系统额定功率/kW
10
LCL 滤波器
网侧电感L1=0.05mH 逆变侧侧电感L2=0.45mH
滤波电容C =10μF 阻尼电阻R =1Ω
电流控制器Kp =8,Ki =10电压控制器
Kp =0.5,Ki =0.08
略改进。

图6常规控制策略的仿真结果
图7为本文所设计策略控制下并网电流波形和A 相并网电流的THD分析:
图7本文所设计策略的仿真结果
从图7可以看出,A相电压跌落后,逆变器的并网电流仍旧能保持良好的对称性;在双同步坐标系的控制作用下,并网电流的THD仍保持在3%左右,且当故障切除后,光伏逆变器能很快地恢复到原来的运行状态。

因此,本文所设计策略能很好地应对电网电压不对称的情况,且系统的电流控制快速性较好,充分证明了本文方案的正确性。

4结论
本文针对常规光伏逆变器在不平衡电网情况下的正常运行受影响问题,提出了改进的控制策略。

(1)设计了基于SOGI的不平衡锁相环,可快速且
准确的锁定电网相位;。