基于空间矢量定时滞环控制的Z源光伏并网控制策略

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ
．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．０４．００７基于空间矢量定时滞环控制的Ｚ源光伏并网控制策略
尤　鋆１，
２，王　冲１，２，郑建勇１，２
，翁蓓蓓３（１．东南大学电气工程学院，江苏省南京市２１００９６；２．苏州市电气设备与自动化重点实验室，江苏省苏州市２１５１２３；
３．泰州供电公司，江苏省泰州市２２５３００
）摘要：利用电压空间矢量对Ｚ源光伏并网逆变器线电流进行定时滞环控制，以控制误差为０且开
关频率固定为目标，设计了定时滞环控制器，实现了并网电流与电网电压同步，获得了较高的功率
因数。

同时，
零矢量在每个控制周期开始时刻作用，通过计算零矢量作用时间可能的最小值，计算得到占空比并成功插入直通时间实现了直流升压。

所提出的系统及方案具有响应快速、精度高、抗干扰能力强、开关次数少、易于数字化实现等优点。

仿真和试验结果均验证了该控制策略的正确性。

关键词：Ｚ源空间矢量；定时滞环控制；光伏并网
收稿日期：２０１１－０５－０６；修回日期：２０１１－０８－
１７。

国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目
（２００８ＡＡ０５２４２１
）。

０　引言
近年来，太阳能作为清洁型可再生能源受到广泛关注。

然而，由于光伏电池组输出电压波动范围大，
为了满足并网要求需要增加逆变器直流侧升压环节［
１－
２］。

Ｚ源逆变器由于其具有较好的升压功能、可插入直通状态从而提高系统可靠性、结构简单等
优点正得到越来越多的研究与应用。

在光伏并网发电系统中，
对电网的跟踪控制是系统的技术关键，要求并网电流实时跟踪电网电压频率和相位，且电流总畸变率小于５％。

滞环电流控制技术由于其动态响应快、电流跟踪精度高、对负载参数不敏感等优点已经广泛应用
在光伏并网系统中［３－
６］。

但是，开关频率不固定使得
Ｚ源逆变器很难插入直通状态实现稳定升压功能。

而通过计算可变滞环宽度、固定频率的方法会带来
大量的繁琐计算［７－
９］，且由于传感器误差或者控制误差而导致的计算不准确会引起频率波动，不能达到
控制效果。

本文针对Ｚ源逆变器提出一种新颖的基于电压空间矢量的定时比较控制策略。

在保证并网电流准确跟踪电网的前提下去除滞环宽度化处理，通过
定时比较实现开关频率的固定［１０－
１２］，并在２个相互解耦的线电流控制中重新加入耦合关系来解决插入直通时间的难题，达到Ｚ源升压目的［
１３］。

１　电压空间矢量直接电流控制
１．１　模型建立
图１为三相Ｚ源光伏并网系统的拓扑结构及其控制原理。

图１　Ｚ源并网逆变器主电路
Ｆｉｇ
．１　Ｍａｉｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　Ｚ　ｓｏｕｒｃｅ　ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｇ
ｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ由Ｚ源阻抗网络工作原理可知［
１４－
１６］：Ｖ０＝
１
１－２Ｄ
Ｖｄ
（１
）式中：Ｄ为直通占空比。

由图１可以写出系统方程为［
１７］
：Ｒｉａ＋Ｌ
ｄｉａ
ｄｔ
＝ｕＡｎ－ｅａ
Ｒｉｂ＋Ｌｄｉｂ
ｄｔ
＝ｕＢｎ－ｅｂＲｉｃ＋Ｌｄｉｃ
ｄｔ＝ｕＣｎ－ｅ烅烄烆
ｃ
（２
）逆变器和电网的数学模型可以用开关函数描
述。

若定义开关函数Ｓｋ（
ｋ＝ａ，ｂ，ｃ）为：Ｓｋ
＝１ 上管导通，
下管关断０ 上管关断，
｛
下管导通—
５３—第３６卷　第４期２０１２年２月２５
日Ｖｏｌ．３６　Ｎｏ．４
Ｆｅｂ．２５，２０１２
那么忽略开关管损耗，可以得到由线电流和线
电压表示的系统方程为：
Ｌ
ｄｉａｂ
ｄｔ
＝（Ｓａ－Ｓｂ）Ｖ０－ｅａｂ
Ｌｄｉｂｃｄｔ
＝（Ｓｂ－Ｓｃ）Ｖ０－ｅｂｃＬｄｉｃａｄ
ｔ＝（Ｓｃ－Ｓａ）Ｖ０－ｅ烅烄烆ｃａ
（３
）式中：ｉａｂ，ｉｂｃ，ｉｃａ为电网线电流；ｅａｂ，ｅｂｃ，ｅｃａ为电网线电压。

由上式可见，任一线电流只受其相关两相桥臂的开关状态影响，而与另外一相桥臂的开关状态无关［１８］。

因此，只要确定线电流某一相的开关状态，就可以通过控制另外一相桥臂开关状态达到控制线电流的目的。

１．２　控制方式
若考虑三相为平衡系统，在复平面内定义电压空间矢量为：
Ｖ＝
２３
（ｕＡｎ＋ｕＢｎｅｊ２３π＋ｕＣｎ
ｅ－ｊ２３π）（４
）则线电压空间矢量Ｖｌｉｎｅ槡
＝３Ｖ。

由基尔霍夫定律可以将上式改写为：Ｖ＝Ｅ＋Ｌ
ｄＩ
ｄｔ
（５
）式中：Ｅ为电网电压矢量；Ｉ为电流矢量。

设逆变器的８种开关状态分别对应Ｖ０至Ｖ７。

将复平面划分为６个区域［１９］
，分别为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ。

对于图２所示的空间电压矢量分布，
由坐标系（ａ，ｂ，ｃ）顺时针旋转３０°得到坐标系（ａｂ，ｂｃ，ｃａ
）。

图２　空间电压矢量在复平面上的分布
Ｆｉｇ．２　Ａｒｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｐａｃｅ　ｖｅｃｔｏｒｓ　ｉｎ　ｃｏｍｐ
ｌｅｘ　ｐｌａｎｅ若定义Ｉ＊为参考电流，则实际电流误差矢
量为：
Δ
Ｉ＝Ｉ＊－Ｉ（６
）由式（２）和式（６）可得：ＬｄΔＩｄｔ＝Ｅ＋ＬｄＩ＊ｄｔ
－Ｖ＝Ｖ＊－Ｖｋ
（７）以输出电压Ｖ位于Ⅰ扇区为例进行分析，此时
逆变器线电压ｕａｂ＞０，ｕｂｃ＞０，ｕｃａ＜０。

设Δｉｊ
ｋ＝ｉ＊ｊｋ－ｉｊｋ（ｉ＊
ｊｋ为指令线电流值，ｉｊ
ｋ为实际线电流值，ｊ
ｋ＝ａｂ，ｂｃ，ｃａ）。

可能的开关状态为１００，０００，１１０（
此时零矢量只考虑０００）。

此时ｃ相下桥臂开关保持导通状态［２０］。

Δｉｂｃ的变化率只由ｂ相开关决定：ＬｄΔｉｂｃ
ｄｔ＝ｕ＊
ｂｃ－Ｖｉｎ Ｓｂ＝１ｕ＊
ｂｃＳｂ＝｛０
（８）式中：Ｖｉｎ为非直通状态下Ｚ源输出电压；ｕ＊
ｂｃ为ｕｂｃ的参考值。

同理，对于Δｉｃａ的变化率有：
ＬｄΔｉｃａ
ｄｔ＝ｕ＊
ｃａ＋Ｖｉｎ Ｓａ＝１ｕ＊
ｃａＳａ＝｛
０（９）式中：ｕ＊
ｃａ为ｕｃａ的参考值。

本文对Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ扇区零矢量选用０
００；对Ⅱ，Ⅳ，Ⅵ扇区零矢量选用１
１１。

由式（８）和式（９）可知，实现对Δｉｂｃ和Δｉｃａ的解耦控制应该有４种开关状态，对于三相对称系统而言有Δｉａｂ＋Δｉｂｃ＋Δｉｃａ＝０成立。

可见，应尽量避免其中２项同时增大或减小的情况出现，本文将复平面分为６个区域而不是３个区域正是出于这种考虑。

定义函数Ｆｊｋ（ｊｋ＝ａｂ，ｂｃ，ｃａ）。

设Ｆｊ
ｋ＝１时ｅｊｋ＞０，Ｆｊｋ＝０时ｅｊｋ＜０。

Ｆｊ
ｋ与Ｖ所在区域的关系以及开关控制规律见表１。

表１　不同区域的解耦控制规律Ｔａｂｌｅ　１　Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｉｎ　ｅｖｅｒｙ　
ｓｅｃｔｏｒＦａｂＦｂｃＦｃａ
Ｖ所在区域
开关函数Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ状态
１１０ⅠＳｃ＝０，Ｓａ和Ｓｂ可调
０１０ⅡＳｂ＝１，Ｓａ和Ｓｃ可调０１１ⅢＳａ＝０，Ｓｂ和Ｓｃ可调００１ⅣＳｃ＝１，Ｓａ和Ｓｂ可调１０１ⅤＳｂ＝０，Ｓａ和Ｓｃ可调１００
Ⅵ
Ｓａ＝１，Ｓｂ和Ｓｃ可调
２　定时滞环控制器设计
定义Ｔｃ为定时比较周期；Ｔｓ＝ＮＴｃ（Ｎ为大于
１的整数）为电流控制周期；Ｋ＋ｊｋ和Ｋ－
ｊｋ分别为Δｉｊ
ｋ上升和下降时的变化率；ｘｊｋ和ｙｊｋ分别为Δｉｊｋ上升段和下降段所维持的Ｔｃ的个数。

要求并网电流在每个开关周期有效跟踪电流指令，可将下式作为定时滞环控制方程：
Δｉｊｋ＋ｘｊｋＴｃＫ＋ｊｋ＋ｙｊ
ｋＴｃＫ－
ｊｋ＝０（１０
）考虑到（ｘｊｋ＋ｙｊ
ｋ）Ｔｃ＝Ｔｓ，可以求得：—
６３—２０１２，３６（４
）　
ｘｊｋ＝－Δｉｊ
ｋ－ＴｓＫ－
ｊｋＴｃ（Ｋ＋ｊｋ－Ｋ－
ｊ
ｋ）（１１
）ｙｊｋ＝－Δｉｊ
ｋ－ＴｓＫ＋
ｊｋＴｃ（Ｋ－ｊｋ－Ｋ＋
ｊ
ｋ）（１２）再对ｘｊｋ和ｙｊｋ取整数部分，得到Δｉｊ
ｋ在一个周期内上升段和下降段所维持的比较周期的个数分别
为Ｘｊｋ和Ｙｊ
ｋ（都不为０）。

由于定时比较将控制作用的时间离散化处理及系统干扰等因素，导致周期结束时Δｉｃａ并不为０，而是一个非常接近０的值。

以输出电压Ｖ位于Ⅰ扇区为例进行分析。

对
于三相平衡系统，只要使线电流偏差量Δｉｂｃ和Δｉｃａ大小相近，方向相反，即可保证ｉａｂ趋近于参考线电流。

由前面的分析可知，此时可分别对ｉｂｃ和ｉｃａ进行控制而不受另一相电流的影响。

由式（１０）可知，每个控制周期内ｘｊｋ和ｙｊｋ的先后作用顺序并不影响控制周期结束时的控制效果。

考虑到方便插入直通时间［２１］
和减小控制误差，加入耦合关系后被控线电流的变化规律如图３所示。

即对于ｉｂｃ令ｙｂｃ先作用，而对于ｉｃａ则令ｘｃａ先作用，这样可保证每个周期零矢量在开始时刻作用。

其中，ΔＩｂｃ和ΔＩｃａ为每个控制周期开始时刻的采样值。

图３　定时滞环控制误差电流轨迹图
Ｆｉｇ．３　Ｅｒｒｏｒ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｏｃｕｓ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｒｅｇ
ｕｌａｒｔｉｍｅ　ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　
ｃｏｎｔｒｏｌ当Ｖ位于其他区域时，根据表１确定可控的２个线电流，并对其中对应Ｆｊｋ＝１的线电流按照每个控制周期开始时刻ｙｊ
ｋ先作用，另一线电流按照ｘｊｋ先作用的算法进行控制。

最终确定Ｚ源光伏并网逆变器控制框图如图４所示。

３　直通时间插入
忽略Δｉｊ
ｋ的影响，由式（１１）和式（１２）可求得ｘｃａ＝－Ｎｕ＊ｃａ／Ｖｉｎ和ｙｂｃ＝Ｎｕ＊ｃａ／Ｖｉｎ，
在电压矢量位于Ⅰ扇区时都大于０。

无论Ｎ和Ｖｉｎ的取值多少，按照最小整数值不小于１的原则，至少可以保证直通占
图４　定时滞环控制器控制框图
Ｆｉｇ．４　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｒｅｇ
ｕｌａｒ　ｔｉｍｅｈｙ
ｓｔｅｒｅｓｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ空比的最大值为：
Ｄｍａｘ＝
ＴｃＴｓ＝
１Ｎ
（１３）直通时间插入原理如图５所示。

将直通信号
Ｖｓｈ分别与绝缘栅双极晶体管１
，３，５通道的开关信号Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５进行“或”运算得到信号驱动ＶＴ１，
ＶＴ３，ＶＴ５；而Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３的互补信号Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５直接驱动ＶＴ４，ＶＴ６，ＶＴ２。

图５　绝缘栅双极晶体管驱动信号
Ｆｉｇ．５　Ｄｒｉｖｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｆｏｒ　ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　ｇａｔｅ　ｂｉｐ
ｏｌａｒ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ当电网电压矢量位于Ⅱ，Ⅳ，Ⅵ扇区时，将Ｖｓｈ
分别与Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５进行“
或”运算得到信号驱动ＶＴ４，ＶＴ６，ＶＴ２；Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５直接驱动ＶＴ１，ＶＴ３，ＶＴ５。

而当电压矢量位于Ⅲ，Ⅴ扇区时，加入直通时间的方法与位于Ⅰ扇区时相同。

—
７３—·绿色电力自动化·　尤　鋆，等　基于空间矢量定时滞环控制的Ｚ源光伏并网控制策略
４　仿真及实验结果
为了验证理论分析的正确性，对所提出的Ｚ源
光伏并网逆变器控制策略采用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件仿真。

仿真参数建立在电网电压为３８０Ｖ的基
础上，直流电压为６００Ｖ，并网电感为５ｍＨ。

Ｚ源网络的电感为１ｍＨ，电容为４７０μＦ。

滞环控
制频率ｆ＝ｆｃ
／５＝１０ｋＨｚ，即Ｎ＝５。

直通占空比Ｄ＝０．２。

系统稳态工作时，Ａ相的电网电压和并网电流如图６所示。

图６　Ａ相电网电压及并网电流仿真波形
Ｆｉｇ．６　Ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｇｒｉｄ　ｖｏｌｔａｇ
ｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｗａｖｅｆｏｒｍｓ　ｏｆ　ｐ
ｈａｓｅ　Ａ由图７可以看出，非直通状态下Ｚ源输出电压
在１ｋＶ附近，
与理论值相符。

图７　Ｚ源输出电压仿真波形
Ｆｉｇ．７　Ｏｕｔｐｕｔ　ｖｏｌｔａｇ
ｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｗａｖｅｆｏｒｍ　ｏｆ　Ｚ　ｓｏｕｒｃｅ为进一步验证所提出的控制策略，采用三相整流输出模拟太阳能电池板作为Ｚ源逆变器直流输入。

主功率逆变桥中的开关器件选用ＳＥＭＩＫＲＯＮ公司ＳＫＭ６００ＧＡ１７６０Ｄ型绝缘栅双极晶体管，主控制电路采用ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２数字信号处理芯片。

Ｄ＝０．２，直流侧电压约为５９５Ｖ，Ｚ源输出电压理论值约为９９０Ｖ。

图８为Ｚ源输出电压波形。

图９为Ａ相电网电压与并网电流波形。

可见三相并网电流为正弦波，且相位正确。

实验表明，该控制策略适用于基于Ｚ源的光伏并网系统，Ｚ源拓扑能成功升压，电流跟踪速度快、精度高，电网电压与并网电流基本上保持同步且并
网电流总谐波畸变率为２．９％（见附录Ａ图Ａ１），高次谐波含量极少，满足并网要求。

装置实物图见附
录Ａ图Ａ２。

图８　Ｚ源输出电压实验波形
Ｆｉｇ．８　Ｏｕｔｐｕｔ　ｖｏｌｔａｇ
ｅ　ｔｅｓｔ　ｗａｖｅｆｏｒｍ　ｏｆ　Ｚ　ｓｏｕｒｃ
ｅ图９　Ａ相电网电压及并网电流实验波形
Ｆｉｇ．９　Ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｇｒｉｄ　ｖｏｌｔａｇ
ｅｔｅｓｔ　ｗａｖｅｆｏｒｍｓ　ｏｆ　ｐ
ｈａｓｅ　Ａ５　结语
Ｚ源逆变器由于可代替ＢＯＯＳＴ电路实现直流
侧升压功能，且由于具有比传统逆变器可靠性更高
等优点，
非常适用于光伏并网系统。

本文在对Ｚ源逆变器进行分析建模的基础上，利用电压空间矢量
对线电流进行定时滞环控制，以控制误差为０并且开关频率固定为目标，设计定时滞环控制器实现并网电流与电网电压同步，同时在每个控制周期开始时刻成功插入直通时间实现直流升压。

这种控制策略对电流传感器得到的采样数据有一定的容错能力，而且使用定时比较的方式使得功率器件开关频率比传统的定频滞环算法更稳定。

综合以上分析，本文提出的控制策略可应用于
Ｚ源拓扑升压，
电流跟踪速度快，控制精确。

附录见本刊网络版（ｈｔｔｐ：／／ａｅｐｓ．ｓｇｅｐｒｉ．ｓｇ
ｃｃ．ｃｏｍ．ｃｎ／ａｅｐｓ／ｃｈ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐ
ｘ）。

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ＣＡＩ　Ｌｅｉ，ＱＩＡＮ　Ｚｈａｏｍｉｎｇ，ＰＥＮＧ　Ｆａｎｇｚｈｅｎｇ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆａ　Ｚ－ｓｏｕｒｃｅ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｈａｓｅ　ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００８，４２（７）：１４－１６．
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［１５］ＰＥＮＧ　Ｆ　Ｚ，ＹＵＡＮ　Ｘｉａｏｍｉｎｇ，ＦＡＮＧ　Ｘｕｐｅｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｚ－ｓｏｕｒｃｅｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｆｏｒ　ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ　ｓｐｅｅｄ　ｄｒｉｖｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００３，１（２）：３３－３５．
［１６］ＨＵＡＮＧ　Ｙ，ＳＨＥＮ　Ｍ　Ｓ，ＰＥＮＧ　Ｆ　Ｚ，ｅｔ　ａｌ．Ｚ－ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒ　ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ　ｏｎ　ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００６，２１（６）：１７７６－１７８２．
［１７］李杰，王德利，陈国呈，等．直驱式风力发电系统的三相Ｚ源并网逆变器建模与控制［Ｊ］．电工技术学报，２００９，２４（２）：１１４－１２０．
ＬＩ　Ｊｉｅ，ＷＡＮＧ　Ｄｅｌｉ，ＣＨＥＮ　Ｇｕｏｃｈｅｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ　Ｚ－ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｆｏｒ　ｄｉｒｅｃｔ－ｄｒｉｖｅ　ｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　ＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００９，２４（２）：１１４－１２０．
［１８］姜俊峰，刘会金，陈允平，等．有源电力滤波器的电压空间矢量双滞环电流控制新方法［Ｊ］．中国电机工程学报，２００４，２４（１０）：８２－８６．
ＪＩＡＮＧ　Ｊｕｎｆｅｎｇ，ＬＩＵ　Ｈｕｉｊｉｎ，ＣＨＥＮ　Ｙｕｎｐｉｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ａ　ｎｏｖｅｌｄｏｕｂｌｅ　ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｆｉｌｔｅｒｗｉｔｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｐａｃｅ　ｖｅｃｔｏｒ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＥＥ，２００４，２４（１０）：８２－８６．
［１９］易灵芝，彭寒梅，王根平，等．基于空间矢量的三相光伏并网逆变器解耦控制研究［Ｊ］．太阳能学报，２０１０，３１（１）：７２－７８．
ＹＩ　Ｌｉｎｇｚｈｉ，ＰＥＮＧ　Ｈａｎｍｅｉ，ＷＡＮＧ　Ｇｅｎｐｉｎｇ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｆｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｇｒｉｄ　ｌｉｎｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒ　ｉｎ　ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．Ａｃｔａ　Ｅｎｅｒｇｉａｅ　Ｓｏｌａｒｉｓ　Ｓｉｎｉｃａ，２０１０，３１（１）：７２－７８．
［２０］ＺＡＲＥ　Ｆ，ＦＩＲＯＵＺＪＡＣＥ　Ｊ　Ａ．Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ｂａｎｄ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒ　ａ　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｈａｓｅ　Ｚ－ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ　ａｎｄａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ　Ｚ－ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　２００７ＩＥＥＥＰｏｗｅｒ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ－Ｎａｇｏｙａ，Ａｐｒｉｌ　２－５，２００７，Ｎａｇｏｙａ，Ｊａｐａｎ：１４３－１４８．
［２１］杨水涛，丁新平，张帆，等．Ｚ－源逆变器在光伏发电系统中的应用［Ｊ］．中国电机工程学报，２００８，２８（１７）：１１２－１１８．
ＹＡＮＧ　Ｓｈｕｉｔａｏ，ＤＩＮＧ　Ｘｉｎｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｆａｎ，ｅｔ　ａｌ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎＺ－ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｆｏｒ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＥＥ，２００８，２８（１７）：１１２－１１８．
（下转第６８页　ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ　ｏｎ　ｐａｇｅ　６８）
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９
３
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·绿色电力自动化·　尤　鋆，等　基于空间矢量定时滞环控制的Ｚ源光伏并网控制策略
樊丽娟（１９８４—），女，助理研究员，主要研究方向：电力系统规划设计及直流输电。

穆子龙（１９８５—）
，男，通信作者，博士研究生，主要研究方向：电力系统稳定与控制。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｉｌｏｎｇ
ａｌｌｏｎ＠１６３．ｃｏｍ金小明（１９６４—），男，教授级高级工程师，主要研究方向：电力系统规划设计及直流输电。

Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ｏｆ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｔ　Ｓｅｎｄｉｎｇ　
Ｅｎｄ　ｏｆ　ＨＶＤＣ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ＳｙｓｔｅｍＦＡＮ　Ｌｉｊｕａｎ１，ＭＵ　Ｚｉｌｏｎｇ２，ＪＩＮ　Ｘｉａｏｍｉｎｇ１，ＷＡＮＧ　Ｙｕｈｏｎｇ２，ＬＩ　Ｘｉｎｇｙ
ｕａｎ２
（１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｓｏｕｔｈｅｒｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ，Ｇｕａｎｇ
ｚｈｏｕ　５１８０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　
ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＤＣ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｄｅｄｕｃｅｄ．Ｂｙ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　
ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｂａｃｋ　ａｎｄ　ｆｏｒｔｈ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ＤＣ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＡＣ　ｓｉｄｅ　ａｎｄ　ＤＣ　ｓｉｄｅ　ａｓ　ａ　ｗｈｏｌｅ，ａ　ｎｅｗ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｗｈｅｔｈｅｒ　ｔｈｅ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ　
ｏｃｃｕｒｓ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｔｈ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅ　ｕｌｔｒａ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔ（ＵＨＶＤＣ）ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｆｒｏｍ　Ｎｕｏｚｈａｄｕ　ｔｏ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ａｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ａｎｄ　ｆａｕｌｔ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ｃａｎ　ａｓｓｅｓｓ　ｔｈｅ　ｒｉｓｋ　ｏｆ　ｈａｒｍｏｎｉｃｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｔ　ｓｅｎｄｉｎｇ　
ｅｎｄ　ｏｆ　ＨＶＤＣ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ　ｗｏｒｋ　ｉｓ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　Ｋｅｙ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５１０３７００３）ａｎｄ　ＣｈｉｎａＳｏｕｔｈｅｒｎ　Ｐｏｗｅｒ　
Ｇｒｉｄ．Ｋｅｙ　
ｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｄｉｒｅｃｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ（ＵＨＶＤＣ）；ｈａｒｍｏｎｉｃ；ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ；ｌｏｗ－ｏｒｄｅｒ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　
ｓｃａｎｎｉｎｇ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇ櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧櫧ｎｅｔｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（上接第３９页　ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ　ｆｒｏｍ　ｐａｇ
ｅ　３９） 尤　鋆（
１９７５—），男，通信作者，讲师，博士研究生，主要研究方向：新能源发电技术、电能质量监测与控制、电力电子与电力传动。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｏｕｊ
ｕｎ＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ王　冲（１９８５—）
，男，硕士研究生，主要研究方向：电力电子与电力传动。

郑建勇（１９６６—），男，教授，博士生导师，主要研究方向：电力电子与电力传动。

Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｓｐａｃｅ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｂａｓｅｄ　Ｒｅｇｕｌａｒ－ｔｉｍｅ　Ｈｙ
ｓｔｅｒｅｓｉｓ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　Ｇｒｉｄ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　Ｚ　Ｓｏｕｒｃｅ　
ＩｎｖｅｒｔｅｒＹＯＵ　Ｊｕｎ１，
２，ＷＡＮＧ　Ｃｈｏｎｇ１，
２，ＺＨＥＮＧ　Ｊｉａｎｙｏｎｇ１，
２，
ＷＥＮＧ　Ｂｅｉｂｅｉ３
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　
２１００９６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｕｚｈｏｕ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔａｒｙ　
ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｓｕｚｈｏｕ　２１５１２３，Ｃｈｉｎａ；３．Ｔａｉｚｈｏｕ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　
Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔａｉｚｈｏｕ　２２５３００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｐａｃｅ　ｖｅｃｔｏｒ　ｂａｓｅｄ　ｒｅｇｕｌａｒ－ｔｉｍｅ　ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｇｒｉｄ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　Ｚ　ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｇｕｌａｒ－ｔｉｍｅ　ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｅｓｉｇ
ｎｅｄ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｚｅｒｏｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｒｒｏｒ　ａｎｄ　ｆｉｘｅｄ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｉｔ　ａｌｓｏ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｈｉｇｈ　ｐｏｗｅｒ　ｆａｃｔｏｒｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈｅ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｒｉｄ　ｖｏｌｔａｇｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ｚｅｒｏ　ｓｐａｃｅ　ｖｅｃｔｏｒ　ａｃｔｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ　
ｏｆ　ｅａｃｈ　ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｖａｌ．Ｂｙ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｍａｌ　ｄｕｒａｔｉｏｎ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｚｅｒｏ　ｓｐａｃｅ　ｖｅｃｔｏｒ，ｔｈｅ　ｄｕｔｙ　ｒａｔｉｏ　ｃａｎ　ｂｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　
ｓｈｏｏｔ－ｔｈｒｏｕｇｈ　ｄｕｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｄｄｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｍａｌ　ｄｕｒａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｂｏｏｓｔ　ｔｈｅ　ＤＣ　ｓｉｄｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｃｈｅｍｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｏｆｆｅｒ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｆａｓｔ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｈｉｇｈ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ｈｉｇｈ　ｉｍｍｕｎｉｔｙ　ｏｆ　ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓ，ｌｏｗｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ａｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ｅａｓｙ　
ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｂｏｔｈ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｈａｖｅ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓ　ｗｏｒｋ　ｉｓ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｙ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｈｉｇｈ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｐｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（８６３Ｐｒｏｇｒａｍ）（Ｎｏ．２００８ＡＡ０５２４２１）．
Ｋｅｙ　
ｗｏｒｄｓ：Ｚ　ｓｏｕｒｃｅ　ｓｐａｃｅ　ｖｅｃｔｏｒ；ｒｅｇｕｌａｒ　ｔｉｍｅ　ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｇｒｉｄ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ—
８６—２０１２，３６（４
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