風力并網逆變器滯環SVPWM控制策略的研究風力并網逆變器滯環SVPWM控制策略的研究

摘要：針對并網逆變器采用傳統滯環控制時，輸出含有較大諧波從而影響電能質量的缺點，采用滯環與空間矢量脈寬調制(SVPWM)相結合的復合控制，即通過對交流側電流矢量模值大小的判斷，交替切換滯環控制與SVPWM模式。實驗結果表明，該控制方法輸出波形好，可基本清除較低次諧波，能較好滿足風能并網控制要求。
關鍵詞：風力發電；并網逆變器；空間矢量脈寬調制

1 引言
逆變器及其控制技術作為風力發電的關鍵技術受到廣泛關注，目前大部分逆變器采用三相半橋電壓型逆變器拓撲結構，控制方式多采用電流模式控制。其中電流滯環控制具有較好的電流跟蹤特性，但滯環寬度固定，降低了整個系統的工作穩定性，易產生過高的開關損耗，逆變器輸出含有諧波分量，影響電能質量。
針對傳統單純滯環控制含有低次諧波的不足，這里提出基于電流滯環跟蹤控制和SVPWM的復合控制策略。實驗結果表明，改進后的系統在一定交流側誤差電流矢量模值范圍內，可有效降低開關損耗，取得更好的控制效果。當交流側誤差電流矢量模值超過一定范圍時，動態響應速度更快，并可保證系統單位功率因數并網。

2 風電并網逆變器的研究
2．1 風電并網系統原理
圖1示出風力發電系統示意圖。直流側采用DC／DC直流升壓變換，永磁同步發電機(PMSG)輸出電壓通過整流經前級DC／DC電路控制后變得穩定，對后級逆變器工作影響減小，控制系統設計相對簡單。故該并網發電系統能獲得較大的輸出功率和較好的并網效果，更適用于風力發電系統。此處側重研究網側并網逆變器，針對傳統滯環控制存在的不足，采用提出的復合控制策略，通過控制IGBT開關狀態，實現并網逆變過程。

2．2 改進控制策略
此處采用復合控制策略，設置電流誤差矢量△i的限值為Iw(Iw=1．2 A)。如圖2所示，當|△i|>Iw時，采用電流滯環控制策略來實現電流快速跟蹤。當|△i|Iw時，為限制開關頻率和電流，采用SVPWM。

2．2．1 電流滯環跟蹤控制原理
如圖3所示，電流滯環控制是將給定的電流信號與檢測到的交流信號進行比較，差值送到比較器中，若檢測到的電流值大于給定電流值且超出滯環比較器的上限，則立刻改變開關管的狀態，使之減小；反之使其增大。采用電流滯環控制可加快跟蹤速度，得到高質量的電流響應。

2．2．2 空間矢量脈寬調制控制原理
圖4為風電并網逆變拓撲結構原理。

ex(x=a，b，c)為網側相電壓，ux為交流側輸入相電壓，ix為逆變器輸出相電流，電流參考方向如圖1中箭頭所示：L為濾波電感，R為濾波電感的電阻，C為直流側母線電容，Udc為C上的電壓，Idc為C上的電流(方向如圖4中所示)，V1～V6為功率橋的6個功率開關管。