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    188宝金博页面版: 不平衡非线性负载下分布式供电逆变器的控制

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    内容提示： 不平衡非线性负载下分布式供电逆变器的控制王正仕 , 林金燕 , 陈辉明 , 李 　 超(浙江大学电气工程学院 , 浙江省杭州市 310027)摘要: 分布式供电系统中的逆变器需要为各种不同的负载提供优质电能。文中针对不平衡和非线性负载提出了三相四桥臂拓扑结构及其极点配置比例—积分—微分(PID)控制。应用开关周期平均法和旋转坐标变换建立连续定常系统模型 ,根据三相四桥臂逆变系统的控制传递函数、 期望的极点分布和性能指标 ,计算出合适的 PID 控制参数。对该系统工作于不平衡负载时输出电压的不平衡程度与非线性负载下输出电压的谐波含量进行对比分析 ,...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：20 | 上传日期：2012-02-02 17:29:57 | 文档星级：
    不平衡非线性负载下分布式供电逆变器的控制王正仕 , 林金燕 , 陈辉明 , 李 　 超(浙江大学电气工程学院 , 浙江省杭州市 310027)摘要: 分布式供电系统中的逆变器需要为各种不同的负载提供优质电能。文中针对不平衡和非线性负载提出了三相四桥臂拓扑结构及其极点配置比例—积分—微分(PID)控制。应用开关周期平均法和旋转坐标变换建立连续定常系统模型 ,根据三相四桥臂逆变系统的控制传递函数、 期望的极点分布和性能指标 ,计算出合适的 PID 控制参数。对该系统工作于不平衡负载时输出电压的不平衡程度与非线性负载下输出电压的谐波含量进行对比分析 ,结果表明所提出的设计方法在不平衡负载下具有很强的控制输出电压平衡的能力 ,在非线性负载下能较好地抑制谐波产生 ,同时具有很好的动静态特性。该方法与其他控制方法相比具有原理简洁、 应用方便、 参数整定灵活等优点。详细的仿真和实验结果验证了该方法的正确性。关键词: 三相四桥臂逆变器; 建模; PID 控制; 不平衡负载; 非线性负载中图分类号: TM464收稿日期: 2007203219 ; 修回日期 : 2007208208。国家自然科学基金重点项目(50437010) ;浙江省自然科学基金资助项目(X106873) 。0 　 引言分布式供电是指电能在靠近用户的地方生产并直接为用户供电的方式。由于投资少、 见效快、 机动灵活、 安全可靠 ,特别是能够免受突然断电造成的损失 ,因而越来越受到重视。边远地区与常规电网难以覆盖的地区以及要求不间断供电的用户对分布式供电的需求越来越大。分布式供电有多种方式 ,如微型燃气轮机发电、燃料电池、 太阳能光伏发电和风力发电等供电系统。该系统中的逆变器及其控制电路不仅要完成电能形式的转换 ,还要保证在各种恶劣负载下(如非线性、不平衡负载)仍然提供优质稳定的正弦交流电能。通常 ,三相逆变器带不平衡负载时每相输出电压幅值会有很大差异 ,带非线性负载时输出电压波形畸变严重 , 造成电源输出电压质量明显下降。常用的处理方法有分裂电容式电路[1]和附加 △ ,y 变压器[1],但这 2 种电路都存在体积和重量较大、 成本较高等问题。三相四桥臂逆变器能够很好地解决不平衡负载与非线性负载问题。当然 ,其效果在很大程度上还依赖于控制器的设计。常用的控制方法有:内环空间矢量电流调节器和外环同步坐标比例—积分(PI)控制的双环控制[122];正序、 负序、 零序分量分解形成多环控制[324];最大误差电流调节和电压 PI调节的双环控制[5]。大多数控制方法[129]虽然能在不平衡负载下改善输出电压的对称性 ,但其设计复杂。实际上 ,经过特殊设计的比例—积分—微分(PID)控制器 ,既简单又能取得优异的控制性能。PID 算法包含了动态过程中即时、 滞后与超前信息 ,所以 PID 参数选择极为关键。本文提出一种采用极点配置的方法实现三相四桥臂逆变器的单环电压 PID 控制[10211]。结合三相四桥臂逆变器同步坐标系统模型[12]、 控制传递函数 ,根据期望的极点分布、 性能指标 ,快捷、 有效地选择 PID 参数。极点配置法适合各种负载情况 ,有效地避免了凭经验整定或基于频率特性试凑所带来的不便。仿真和实验验证了将四桥臂逆变器和基于极点配置设计的 PID控制器相结合的系统具有很好的动静态特性 ,该方法与其他多种控制方法相比具有简单明了、 快捷准确、 直接与性能指标相联系的优点。1 　 三相四桥臂建模111 　 三相四桥臂模型三相四桥臂逆变器主回路如图 1 所示。图 1 　 三相四桥臂逆变器主回路结构Fig. 1 　 Configuration of three2phase four2leg converter—84—第 32 卷 　 第 1 期2008 年 1 月 10 日Vol. 32 　 No. 1Jan. 10 , 2008

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