1、這次PPT講解主要包括以下內容：1、并網逆變器設計的背景2、逆變器的建模與解耦分析3、逆變器的控制策略4、逆變器的參數設計與仿5、結論1、逆變器的設計背景 人類社會發展至今，資源問題、環境問題和能源問題困擾著世界的發展。由于我國資源分布不均衡，有些地方風能蘊藏量大，如內蒙古、沿海，有的地方太陽能蘊藏量大,因此將電資源豐富的地方發出的電并入電網是明智之舉。然而分布型電能并入電網需要做到與電網同頻同相同幅值，目前并網技術成為了新能源發電的瓶頸技術。因此，本文通過從并網逆變器的設計著手研究新能源并網技術。2、逆變器的建模與解耦分析 新能源發電輸出的既有交流電也有直流電，風能發出的是交流電，對于發電機

2、輸出交流電的發電類型，通常要先進行整流，再通過逆變器并網。常見的逆變器拓撲結構有雙PWM逆變型、不可控整流+SPWM逆變型、不可控整流+Z源逆變拓撲結構。考慮到性價比，本文采用不可控整流+SPWM逆變型拓撲結構。 不可控整流+SPWM逆變型拓撲結構的整流橋的開關器件是二極管，逆變橋的開關器件是全控型電力電子器件。該拓撲結構的顯著優點是成本低，控制簡單。2.1三相電壓全控型逆變器的工作原理三相電壓全控型逆變器的結構圖現做以下合理假設：1、電網電壓是穩定的純正弦波電壓，分別設為Ea、Eb、Ec。2、電路參數是三相對稱的。3、交流側濾波電感L為線性電感，無飽和。4、主電路上的開關器件都是理想開關，沒

3、有損耗。 任一時刻，三相橋的每對橋臂都只有一個開關導通，一個開關關斷。通過SPWM對V1-V6六個IGBT進行合理控制就能輸出與電網電壓、頻率、相位、相序相符合的電能，實現安全并網。本文所設計風電逆變器總體的動態控制結構框圖如圖：圖中，Udc*是給定的中間直流電壓，Udc是作為外環反饋的中間直流電壓，二者之差作為PI調節器的調節信號進入PI調節器進行調控，調控的結果又作為內環d軸的給定電流id*。作為內環反饋的逆變器網側并網交流電流信號經過坐標變換得到兩相靜止坐標系下的直軸分量id和交軸分量iq 。賦iq*值為0以獲得單位功率因數。d軸和q軸各自的反饋量和給定量進行比較后分別進入獨立的PI調節

4、器進行獨立調控，PI調節器的輸出結果注入反饋的電網電壓以及軸互相之間的耦合量進行解耦，經過坐標變換將反饋調控的結果變換到兩相旋轉坐標系，然后把信號交給SPWM調控，對逆變器三相橋上開關器件進行控制，實現逆變器的控制。3、逆變器的控制策略3.1電流內環的設計 根據雙閉環控制先內環后外環的原則，本文先設計電流內環，然后將電流內環視為電壓外環的一部分，進行電壓外環的設計。此處僅對軸電流的控制進行分析,得到iq內環控制的動態結構圖如上電流內環簡化結構圖在CCM模式下，可將開關器件和逆變裝置近似為一階慣性環節，Kpwm則為三相橋開關器件和PWM逆變裝置的放大系數，Ts是電流采用周期不計Ed擾動的影響，且

5、將PWM開關周期Ts與最小時間常數0.5Ts整合，則可化簡得到如右圖示的電流內環結構圖。21.5(s)11.5iPpwmsicPpwmsk kR TWSsk kT由電流內環簡化結構圖可得電流內環典型型系統的閉環傳遞函數：其中，RL式中，Kip PI調節器的放大系數； R系統等效電阻； L系統等效電感。取最佳阻尼比0.707，則：1.50.5s P pwmTk kR求得PI調節器的放大系數Kip和積分系數KiI為：3iPpwm sRkkT3iIpwmsRkkT典型I型系統的動態跟隨性能較好，但是其動態抗干擾性能較差，所以，在仿真過程中，上述兩個公式計算得到的參數值并非合適值，只能作為調試的參考值

6、需要反復調試才能得到適宜的參數值。3.2電壓外環的設計將電流內環視為電壓外環的一個環節處理，則電壓外環的動態結構圖如圖電壓外環簡化的動態結構圖uIkuPk、分別為電壓外環PI調節器的放大系數和積分系數。滯后環節1(1 TS)s代表電壓采樣延時。1(1 3TS)s是開關頻率足夠高時電流內環簡化的傳遞函數。不計負載擾動iL的影響，則有電壓外環簡化的動態結構圖。 電壓外環控制是為了穩定逆變器直流側電壓，因此，電壓外環設計更注重穩定性能，故本文按典型 型系統設計電壓外環PI調節器。得開環傳遞函數為：2(1 TS)(s)(1 4TS)uIsucuPskWS k C取最佳中頻寬54uPskhT并結合典型型

7、系統PI控制器的整定關系得：22132uIuPskhCkhT則可得電壓外環PI調節器參數設置的表達式：32020uIsuPsCkTkT 同電流內環一樣，在設置仿真參數時，可參考右邊的公式大概計算外環PI調節器的參數值，但只能作為調試的參考值，需要反復調試才能得到適宜的參數值。4、逆變器的參數設計與仿真4.1并網逆變器的技術指標 本文設電網額定頻率為50Hz，電網線電壓額定值為690v。本文取，再參考逆變器單相并網的標準化指標，本文設計的直驅式風力發電并網逆變器的技術指標如下表所示：4.2PI調節器參數的計算4.2.1 電流內環PI調節器15pwmk，RL濾波器中的電阻為5，回路等效電阻為2，等

8、效電感為60mH，則可求得時間常數為：0.03LR則可求得電流內環PI調節器的參數：2.667388.893iPpw msiIpw msRkkTRkkT4.2.2 電壓外環PI調節器電壓外環的PI調節器的參數由直流側電容值與PWM開關周期決定，由上文確定了電容值為2300F，求得電壓外環PI調節器的參數：30.6920200.01uIsuPsCkTkT 計算得到的PI調節器的參數值只能作為調試的一個參考，適合系統的具體值要經過反復調試才可確定。 本文在逆變器的仿真調試中，確定的PI調節器參數值如表所示：4.3 并網逆變器并網仿真及結果分析并網逆變器在Simulink上搭建的仿真電路模型如圖，由

9、于本文設計的重點是逆變器，仿真逆變器時忽略整流得到直流電壓之前的環節。為了仿真逆變器的并網性能，逆變器的直流側接一個1100V的直流電壓源，設以iq*=0獲得單位功率因數。仿真得到的仿真結果如圖：00.10.20.30.40.50.60.70.80.9110991099.511001100.511010.870.880.890.90.910.920.930.940.95-400-2000200400逆變器直流側電容電壓逆變器交流側相電壓0.740.760.780.80.820.840.86-150-100-500501001500.360.370.380.390.40.410.420.430.44-5000500逆變器交流側相電流逆變器并網電壓與電流5、結論本文的研究思路是先建立數學模型后進行試驗仿真，先設計主電路后設計控制電路，著重研究逆變器的并網控制，得到的結論如下：（1）本文的仿真結果驗證了所設計的并網逆變器的數學模型是可行的，說明本文搭建的仿真模型在正確的