索亞楠 張 武 羅心宇 喻景康

（安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，安徽 淮南232001）

0 引言

鑒于逆變器在光伏發(fā)電等新能源領(lǐng)域的重要性，逆變器輸出穩(wěn)定的電壓電流波形稱為人們研究的重點(diǎn)。事實(shí)證明要想獲得良好的波形，對(duì)逆變器采取合理的控制是關(guān)鍵所在。眾多學(xué)者提出了電壓電流雙閉環(huán)控制的方法,即通過電感電容解耦，對(duì)電壓電流進(jìn)行閉環(huán)控制，但是由于廠家在生產(chǎn)電感時(shí)，其生產(chǎn)工藝存在很大差別，且當(dāng)電流很大時(shí)會(huì)導(dǎo)致電感飽和現(xiàn)象，電感的感抗也會(huì)發(fā)生很大變化，并且進(jìn)行解耦時(shí)電感的容量是需要精確知道，因此在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)常常不進(jìn)行解耦控制，這就對(duì)波形質(zhì)量產(chǎn)生影響。而且電壓外環(huán)采用傳統(tǒng)方法時(shí)電壓外環(huán)的隨機(jī)性也使逆變器輸出電壓電流波形出現(xiàn)很大脈動(dòng)，因此本文采用無電感的電流解耦控制和電壓外環(huán)模糊控制的新型控制方法。

1 三相PWM逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2 電流內(nèi)環(huán)控制策略

根據(jù)三相電壓型PWM逆變器在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制方程可知，d-q軸存在相互耦合，要想解耦，必須知道電感的準(zhǔn)確值。因此本文采用一種不需要電感L準(zhǔn)確值的解耦控制策略[2]，由電壓型 PWM逆變器在靜止三相 a-b-c坐標(biāo)系下的控制方程，可推導(dǎo)出其在兩相靜止坐標(biāo)系下采用合成矢量的控制方程：

LDiαβ=eαβ-Uoαβ（3）

將式（3）由兩相靜止坐標(biāo)系變到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，轉(zhuǎn)換過程中，微分算子D用d-q坐標(biāo)系下的微分算子D+jω代替，可得到d-q坐標(biāo)系下采用矢量合成方法的控制方程：

由式采用合成矢量表示后，PWM逆變器從 從一個(gè)雙輸入雙輸出的系統(tǒng)變成一個(gè)單輸入單輸出的系統(tǒng)。這為分析系統(tǒng)特性帶來了很大的方便。將其（4）轉(zhuǎn)化到s域后可得ud、uq控制方程為

3 電壓外環(huán)控制器設(shè)計(jì)

電壓外環(huán)采用模糊算法分析,逆變器直流側(cè)Ud（t）的PWM波形路[3]如下圖所示

圖中0-t2為起動(dòng)階段;t2-t3穩(wěn)態(tài)階段;t3處為突加負(fù)載處;Ud動(dòng)態(tài)降落,后又恢復(fù)穩(wěn)態(tài)階段。a時(shí)區(qū)：電壓調(diào)節(jié)器輸出偏差增大，所以應(yīng)該使Ud上升速度加快，因此使比例因子Ke和量化因子都取最大值。b區(qū)Ud已經(jīng)接近穩(wěn)態(tài)，為了防止超調(diào)，所以應(yīng)當(dāng)減小輸入電壓偏差變化率。后面各個(gè)時(shí)區(qū)分析方法同上述一樣。根據(jù)對(duì)各個(gè)時(shí)區(qū)的分析可知當(dāng)Ud進(jìn)入直流電壓模糊調(diào)節(jié)器區(qū)域時(shí),就按照上模糊算法分析要求,設(shè)計(jì)出圖3所示模糊邏輯電壓調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)。

采集三相電壓 Ua、Ub、Uc以及三相電流 ia、ib、ic經(jīng)過三相到兩相的坐標(biāo)變換得到相應(yīng)的d、q軸分量，電壓外環(huán)采用模糊控制將最終得到內(nèi)環(huán)電流參考值，電流控制器與實(shí)際電流進(jìn)行比較，并采用無電感L的方法進(jìn)行解耦，產(chǎn)生PWM調(diào)制的參考電壓，將參考電壓在再過兩相到三相變換，將變換后的三相電壓歸一化后經(jīng)PWM調(diào)節(jié)器后將產(chǎn)生脈沖輸入逆變器即可得到穩(wěn)定三相電壓。

4 PWM逆變器仿真分析

為了驗(yàn)證所提出理論的正確性和可行性我們根據(jù)圖二利用MATLAB2010中的simulink搭建了仿真圖形。三相PWM逆變器的仿真參數(shù):三相交流電壓頻率采用工頻50Hz，有效值為220V，電感L為2mH，，逆變器的開關(guān)頻率為10kHz。

圖4為采用新型控制方法的負(fù)載電壓波形，可以看出電壓波形良好毛刺較少。

5 結(jié)論

本文通過對(duì)三相電壓型PWM逆變器新型雙閉環(huán)換控制策略即電流內(nèi)環(huán)采用無電感L解耦控制，電壓外環(huán)采用模糊算法的的分析，再進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明，采用新的控制策略，輸出電壓波形平滑，波形穩(wěn)定。

［1］鄧醉杰,王輝,等.三相電壓型PWM逆變器研究[J].防爆電機(jī),2007.

［2］王恩德,黃聲華,等.三相電壓型PWM整流的新型雙閉環(huán)控制策略[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2012.

［3］王卓,王鐵光,等.基于模糊算法的PWM電壓控制[J].重型機(jī)械,2011.