基于d—q變換的微電網(wǎng)PQ控制

侯海濤++霍彥明++焦立春

摘 要：基于d-q變換的前饋解耦PQ控制，可使微電源發(fā)出的有功及無功功率恒定，是目前微電網(wǎng)的主流控制策略之一。本文采用MATLAB中的SIMULINK模塊搭建了系統(tǒng)仿真模型。該模型中的并網(wǎng)逆變器在輸出有功功率的同時補(bǔ)償一定量的無功功率，并且使用了LCL濾波器技術(shù)、鎖相環(huán)技術(shù)。為了使用參數(shù)時更加方便，本文對某些參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)幺化。最后通過運(yùn)行仿真模型測得THD畸變略小，達(dá)到了控制要求。

關(guān)鍵詞：變換；微電網(wǎng)；PQ控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.160

1 恒PQ控制策略

PQ控制主要用于并網(wǎng)運(yùn)行模式，是指對并網(wǎng)逆變器輸出的有功功率和無功功率進(jìn)行控制[2]。由式1-1可知電網(wǎng)電壓存在著耦合關(guān)系：

（1-1）

為了實現(xiàn)解耦控制需要從靜止abc坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)換為dq坐標(biāo)系（稱為Park變換，或dp變換）。經(jīng)過dp變換可得：

（1-2）

ud和uq均為常數(shù)實現(xiàn)了解耦控制。

PQ控制策略框圖如圖1所示。

三相交流電通過鎖相環(huán)（PLL）得到電壓和電流的相位，該角度用于Park變換中。三相電壓和電流經(jīng)過Park變換，得到dq0分量。通過式子（1-2）可以得到逆變器輸入的參考無功功率和有功功率。

（1-3）

再通過PQ計算器得到控制電流。將控制電流與實際值比較，將結(jié)果輸入到PI控制器中，最后轉(zhuǎn)換到abc靜止坐標(biāo)系下得到并網(wǎng)逆變器輸出的三相交流電。

2 PQ控制策略MATLAB/SIMULINK模型搭建

2.1 LCL濾波器的設(shè)計

微電網(wǎng)在并網(wǎng)時可看做受控電流源。其中的逆變器發(fā)出的電流波形具有一定的諧波，為了抑制其產(chǎn)生的諧波，提高并網(wǎng)質(zhì)量，通常需要接通低通濾波器。在傳統(tǒng)的微電網(wǎng)中采用L濾波器。為了抑制高次諧波需要增大電感值，這樣所使用的電感體積增大，會對整個系統(tǒng)帶來一定的損耗。 為了解決以上問題，本文采用LCL濾波器。其優(yōu)點(diǎn)在于電感值有所降低，對高次諧波的抑制效果明顯。

LCL不同的參數(shù)設(shè)計對系統(tǒng)有著較大的影響。本文所采用的的方法是根據(jù)LCL濾波器參數(shù)的設(shè)計條件限制，不斷對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整達(dá)到最佳效果，從而找到合適的參數(shù)[1]。具體參數(shù)如圖2所示。

2.2 PQ計算器的設(shè)計

PQ計算器用于計算控制電流，是恒功率控制的重要環(huán)節(jié)。其輸入為電網(wǎng)的無功功率和有功功率，以及dq變換后的電壓。其模型如圖3所示。

3 仿真結(jié)果

運(yùn)行該模型可得到電流的THD如圖4所示。該THD偏小滿足控制要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]Liserre M，Blaabjerg F，Hansen S.Design and control of an LCL-filter based three-phase active rectifier[J].IEEE Transactions on Industrial Applications，2005，04（05）：1281-1291.

[2]王成山，肖朝霞，王守相.微網(wǎng)綜合控制與分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2008，32（07）：98-103.endprint