3.2 网侧控制策略
　对电网的控制目标有两个：(1)保持恒定的直流电压；(2)单位功率因数并网。为了实现上述控制目标，网侧控制策略为外环直流电压和无功电流iq的给定值，内环为电流环的双闭环控制策略。网侧输入有功功率和无功功率分别为：

　各电流、电压的输出值与指令值作差，通过PI调节后，在经过旋转地两相坐标变成静止的两相坐标，进入SVPWM形成各自的PWM控制信号。由于采用了SVPWM提高了直流电压的利用率。
4 仿真和实验结果
　利用前述的电压型背靠背变流器的数学模型和机侧、网侧的控制策略，很容易建立仿真模型，仿真模块主要有风力机和主回路负载模块、机侧变流器控制模块、网侧变流器控制模块、电压电流采样模块、坐标变换模块、电压电流PI调节模块和PWM波发生模块。
　在交直交变频器运行时，由于给定直流母线电压为400 V，从图2可以看出，在风速变化时，电压都基本上能较好地稳定在400 V，保持了直流连接电压为恒定值。由于采用了直流电压PI调节，克服负载扰动，实现了稳态无静差，系统响应速度快。图3为机侧三相交流电流波形，机侧三相交流电流基本上是正弦波。图4为机侧dq轴电流波形，可以看出机侧id基本维持在零附近，从而验证了id=0的控制策略，而iq随指令值的变化而变化。图5为网侧dq轴电流波形，网侧iq基本为零，从而验证了iq=0的控制策略，而id随指令值的变化而变化。图6为网侧a相电压电流波形，可以看出电压与电流频率为50 Hz，与电网频率完全同步，且它们的相位正好相差180°，且电流为正弦波形，由此可以得出系统向电网输送功率，实现了单位功率因数。

　在仿真研究的基础上，对系统的控制进行了实验验证。发电机三相交流电源经滤波电感送到整流器的三相桥臂，整流器的直流输出就是逆变器的直流侧输入电源，逆变器的交流侧直接接入电网，光电编码器实时检测永磁同步电机的转速。整流器和逆变器分别由DSP芯片TMS320F2S12(1)与TMS320F2812(2)控制，电压、电流传感器测出所需各部分的电压、电流值，送入DSP芯片，实现系统的控制策略。用两台上位机分别与两块DSP芯片进行通信，主要控制系统的启、停、监控，负责实时数据的接收、显示等任务，它是人机交互的中介。
　采用主电路和控制策略进行实验，实验参数设置如下：直流电容C为470×10-6 F，直流母线电压参考值设置为400 V，网侧电感L0=4．8×10-3 H，电阻R0=0．5 ?赘，机侧电感L=0.6×10-6 H。三相交流输入电压为100 V，采样频率f=2.5 kHz，由此得出的直流母线实验波形和仿真的直流母线电压的波形一致。而电网侧a相电压与逆变器a相电流波形也一致，都是反相，这就证明了系统运行单位功率因数，通过谐波电流分析电流THD为4.1%。
　本文采用电压源型背靠背变流器结构，仿真和实验结果表明，采用双PWM控制策略和优化的PI参数能够很好地控制网侧和机侧电流，同时有效地控制直流母线电压，使得输出电压纹波小、响应速度快。实验也表明控制策略和控制电路正确有效，能实现能量的双向传递，因此可运用于兆瓦级变频器的变流器控制研究。
参考文献
[1] 温春雪，张利宏，李建林，等.三电平PWM整流器用于直驱风力发电系统[J].高电压技术，2008(4)：191-195.
[2] 张子皿.直驱型风力发电系统变流控制技术的研究[D].北京：华北电力大学，2010.
[3] 梁英.风力发电系统中变流技术的研究[D].湖南：湖南大学，2009.
[4] 李正军.计算机控制系统[M].北京：机械工业出版社，2005.
[5] 张雪群，曾岳南，梁锦泽.高功率因数PWM整流器PI调节器的仿真研究[J].计算机仿真，2008，25(1).
[6] 李建林，许洪华.风力发电中的电力电子变流技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

上一页  [1] [2]