基于功率控制的三相SVPWM并网光伏系统
SVPWM算法在光伏逆变并网系统的研究与实现

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三相光伏并网逆变器SVPWM电流控制技术研究

三相光伏并网逆变器SVPWM 电流控制技术研究1 并网逆变器的数学模型三相电压型并网逆变器拓扑结构示意图如图一所示。
Esa 、Esb 、Esc 是三相电网相电压,Va 、Vb 、Vc 是逆变器交流侧三相输出电压,它们均是以三相电网电压中性点为参考点。
ia 、ib 、ic 是电网三相线电流。
L 是网侧滤波电感,R 是等效串联电阻,Udc 是直流母线电压。
图 1 并网逆变器拓扑结构图并网逆变器在三相静止坐标系下的数学模型为:Vc Ric Esc dtdic l Vb Rib Esb dtdib l Va Ria Esa dt dial--=--=--= (1)并网逆变器在d-q 坐标系下的数学模型为:q d q q q d q d d dV li Ri Es dtdi l V li Ri Es dtdi l---=-+-=ωω(2)上式中,Vd 、Vq 分别为并网逆变器交流输出电压的d 轴分量和q 轴分量。
电压定向控制即在坐标变换过程中,将同步速旋转坐标系的d 轴定位于电网电压空间矢量Es 的方 向,即以网侧相电压Esa 峰值点作为旋转角度θ的零点,这样电网电压的d 、q 轴分量为:==sq m sd E E E (3)式中E m 为电网相电压幅值。
所以在两相同步旋转坐标系下,网侧变换器相对于电网的有功功率和无功功率分别为:[][]q m q d sqsdd m q d sqsdi E i i E E P i E i i E E P 23232323-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==⎥⎦⎤⎢⎣⎡= (4)式中,P 大于零,表示变换器工作于整流状态,变换器从电网吸收能量;P 小于零,表示变换器工作于逆变状态,变换器向电网回馈能量。
Q 大于零,表示变换器相对电网呈感性,吸收滞后无功功率;Q 小于零,表示变换器相对电网呈容性,吸收超前无功功率。
其中id 、iq 分别对应电网侧电流中的有功和无功分量。
2 系统控制由电路的拓扑结构可知,当交流侧输入功率大于负载消耗的功率时候,多余的功率会使得直流侧电容电压升高;反之,电容电压降低。
基于三相并网逆变器SPWM及SVPWM控制的仿真研究

基于三相并网逆变器SPWM及SVPWM控制的仿真研究三相并网逆变器是一种常见的电力电子设备,用于将直流电能转化为交流电能并连接到电网中。
在实际应用中,为了提高逆变器的性能和控制精度,常常采用了SPWM和SVPWM控制策略。
本文对基于三相并网逆变器的SPWM和SVPWM控制进行了仿真研究。
首先,介绍了三相并网逆变器的基本工作原理。
三相并网逆变器由整流器和逆变器两个部分组成。
整流器将电网中的交流电转化为直流电,逆变器将直流电转化为交流电并注入电网中。
同时,逆变器还需要提供电网中的电能质量控制,包括功率因数修正和谐波消除等。
接着,详细介绍了SPWM和SVPWM控制策略。
SPWM控制是一种常见的逆变器控制方法,通过调节逆变器输出电压的幅值和频率来实现对电网的注入电能控制。
SVPWM控制是一种更精确的控制方法,将逆变器输出电压分解为两个三角波信号,并通过调节三角波波形的占空比和相位来精确控制逆变器输出电压。
其优点是能够实现连续变化的电压和频率控制,提高了系统的运行稳定性和效率。
然后,搭建了三相并网逆变器的仿真模型,并分别进行了SPWM和SVPWM控制的仿真实验。
在仿真实验中,选择了逆变器的输出电压波形、频率和相位作为控制目标,通过调节SPWM和SVPWM控制的参数来实现对逆变器输出电压的控制。
仿真结果表明,SVPWM控制相比于SPWM控制具有更高的控制精度和稳定性,在电网注入电能方面效果更好。
最后,对仿真结果进行了分析和讨论。
在仿真实验中,SPWM控制的输出电压存在较大的气动调节误差,而SVPWM控制的输出电压更接近于理想波形,控制精度更高。
此外,SVPWM控制可以实现更高的电压变化速率和更精确的相位控制,更适用于一些对控制精度要求较高的应用场景。
综上所述,基于三相并网逆变器的SPWM和SVPWM控制是一种有效的控制策略。
本文通过仿真研究发现,SVPWM控制相比于SPWM控制具有更高的控制精度和稳定性,可以满足一些对电网注入电能控制要求较高的应用需求。
三相vienna svpwm控制方法

三相vienna svpwm控制方法三相Vienna SVPWM控制方法引言:随着电力电子技术的发展,交流电机控制技术得到了广泛的应用。
在交流电机控制技术中,SVPWM(空间矢量调制)是一种常用的控制方法。
而Vienna SVPWM是一种基于SVPWM的控制方法,它可以有效地实现对三相电机的精确控制。
本文将详细介绍Vienna SVPWM控制方法的原理和实现过程。
一、Vienna SVPWM控制方法简介Vienna SVPWM控制方法是一种基于SVPWM的控制方法,它在传统的SVPWM控制方法的基础上进行了改进和优化。
传统的SVPWM控制方法需要通过空间矢量转换将三相电流转换为两相电流,再通过逆变器将两相电流转换为三相电压输出。
而Vienna SVPWM控制方法则直接将三相电流转换为三相电压输出,省去了空间矢量转换的步骤,从而简化了控制过程。
二、Vienna SVPWM控制方法原理Vienna SVPWM控制方法的原理可以简单概括为以下几个步骤:1. 通过三相电流传感器获取三相电流的实时值;2. 根据电机的数学模型和控制策略,计算得到电机的电流参考值;3. 根据电流参考值,通过逆变器将三相电流转换为三相电压输出;4. 通过PWM(脉宽调制)技术,控制逆变器中的开关器件,调节输出电压的大小和频率;5. 根据电机的反馈信号,调整电流参考值,实现对电机的精确控制。
三、Vienna SVPWM控制方法的优势相比传统的SVPWM控制方法,Vienna SVPWM控制方法具有以下几个优势:1. 简化了控制过程,减少了计算量和运算时间;2. 提高了控制的精度和稳定性;3. 降低了硬件成本,减少了电路复杂度;4. 提高了系统的效率和可靠性。
四、Vienna SVPWM控制方法的应用Vienna SVPWM控制方法广泛应用于各种类型的三相电机控制系统,特别是对于高性能和高要求的控制系统,更能发挥出其优势。
例如,它可以应用于电动汽车的驱动系统、工业生产线的电机控制系统、风力发电机组的控制系统等。
基于SVPWM控制的三相光伏并网系统研究

表2
扇区号 1
Z l ,
与 的赋值表
3
— Z
2
y —
4
叫 Z
5
6
—y
—y
—Z
13 三 相 P M 信 号 的 产 生 . W
SP V WM 是 用 一 定频 率 和 幅值 的 等效 时间 三角 波 调 制 3 输 个
入 同 反 向后的 三路 连
0 引 言 随着 传 统 能源 的 紧缺 以及 对 能源 需 求 的 日益增 长 ,新 能源 的
当 l >0时 , = , A 1 否则 A 0 = 当 >O时 , = , 则 曰 0 B I否 =; 当 >0时 , = , 则 c 0 C 1否 =; 则 令 : A 2 + C 可 得 | 与扇 区 的对 应关 系 , 胪 +B 4 , J \ , 如表 1 示 。 所
表 1 N 与扇 区的对应关系
开 发和 应 用 已经 成 为 当今世 界 发展 的必然 趋 势 [ 。光 伏 发 电作 为 1 ] 最 具发 展前 景 的新 能源 技术 之一 , 年来 得 到 了迅 速 的发 展 。由于 近 光 伏发 电输 出均 为分 散 的直 流 电 ,需要 将 其 并入 交流 电网才 能 实 现 大规 模 应用 。如何 有 效控 制 并 网 电流 以及如 何 满足 其 与 电 网 电 压 同频 同相 , 可 以通过 逆变 器控 制 和调 制技 术来 实 现 。 都 逆变 技 术 是 并 网系 统的 核心 技术 , 目前是 光伏 发 电系 统的研 究 重 点 。 1 S P M 调 制 技 术 V W
级式光伏并 网系统进行控 制, 结合电网电压前馈控制消 除扰 动, 增加了系统的稳定性 。 Malb中建立 了仿真模型 。 在 t a 结果表明, 该控制方案能有效 改善系统 的动态性 能, 使直 流侧电压稳定 , 网电流谐波 含量低, 并 实现 了较好 电能质 量的并网要求。
基于SVPWM的新型光伏并网逆变器的研究

2010年第9期36基于SVPWM 的新型光伏并网逆变器的研究张 敏 江 博 杨 磊 秦伟祥(安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽 淮南 232001)摘要 本文根据光伏并网系统的特点和光伏系统对并网逆变器的要求设计了一种新型的并网逆变器。
本逆变器不仅控制输出交流电流,而且增加了直流侧的稳定电压的控制,使逆变器的输出功率因数为1。
本文从理论上详细的分析了控制方案的可行性,并在理论分析的基础上给出了基于SVPWM 矢量控制的MATLAB 仿真结果,验证了系统的稳定性和可靠性,并能显著的改善并网逆变器的性能。
关键词:光伏并网系统;逆变器;稳定直流电压控制;SVPWM 矢量控制Experiment of a New PV Grid-connected Inverter Based on SVPWMZhang Min Jiang Bo Yang Lei Qin Weixiang(College of Electric and Information Engineering, Anhui University ofScience and Technology, Huainan, Anhui 232001)Abstract This paper designed a new type of Grid-connected inverter based on the photovoltaic characteristics of grid systems and the requirements of Grid-connected inverter. The inverter can not only control the output AC current, but also increased the stability of DC side voltage control to ensure that the inverter output power factor is 1.This paper detailed the feasibility of the design in theory, and gave vector control simulation results based on SVPWM theoretically, confirming the stability and reliability of the system, and can significantly improve the performance of grid-connected inverter .Key words :PV Grid-connected system ;inverter ;stable DC voltage control ;SVPWM vector control1 引言随着经济的发展和世界人口的持续增加,太阳能的大规模应用已经成为世界各国共同研究的课题,而光伏并网系统是光伏发电的发展趋势。
SVPWM方法在光伏水泵控制系统中的应用

1 光伏 水 泵 系统 设 计 方案
控 制 系 统框 图如 图 l 示 。 由图可 知 ,一 个光 所
伏 水泵系 统 由光伏 阵列 、全 桥变 换器 、逆变 器 、控
A src: h tv l i wa r u ot lytm b sdO pc etr us dhmo uai S W M) s eind T ess m b ta tA p oo ot c t mpc nr s ae fsaevco l wit dlt n(VP a ep os e p e o wa s e . h t d g ye ao tdvral v l g aibef q ec VVVF cnrl ae nS W M aie ihp r r nern igo trep ae sn ho d pe aibe ot e r l r un y( a v a e ) o t sdo VP ob t r l g ef ma c nn fhe—hs y cr oe zh o u a
2 in s ae R s uc De a t n, n j g2 0 5 , hn ; Ja g u W t e o re p r r me t Na g i n 1 0 9 C ia
3Ja g uSmig En ie rn in s i n gn e igM a hiey Co, d Ba yn 2 5 0 ,Chn c nr Lt, o ig 2 8 0 ia)
App i a i n o pa eVe t rPu s i t o ul to e ho n lc to fS c c o l eW d h M d a i n M t d i
Pho o o t i a e t v la cW t rPum p Co t o y t m n r lS se
三相光伏并网逆变器SVPWM电流控制技术研究

1 引 言 光伏 并 网发 电系 统核心 是三相 电压 型并 网逆变
器, 其控制 系统的设计 直接影 响整个 系统性 能。为获 得 高品质并 网 电流 , 统一般采 用双 闭环 控制 。 中 系 其
电流 内环 动态性 能直接பைடு நூலகம்影响 电压外 环 的控 制性 能和
稳 定性 , 系统控 制关键 。 目前 , 是 电压型逆 变器 的电 流控 制主 要分 为间接控 制和 直接控 制 。研 究 了 固定 开 关频 率空 间矢量 脉 宽调制 ( V WM) SP 电流 控制 , 与
图 1 主 电路 拓 扑 结 构
图 2示 出三相 电网电压矢 量 旋转 角度 0 静止 及
0 b c与 同步旋转 d g坐标 系 间的关系 。 ,, ,
计, 并通过提高模数转换器 ( D ) A C 采样频率减小控制延时。样机实验表明, 逆变器输 出电流谐波含量低 , 控制方案具
有 良好 的稳 态和 动 态 性 能 。 关 键词 : 变 器 : 网 : 间矢 量 调 制 ; 相 逆 并 空 锁
中 图分 类 号 :M 6 T 44 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 :00 t0 2 1 )4 0 0 — 2 10 一 0 X(0 00 — 04 0
钦
20 0 ) 3 0 9
摘 要 : 立 了基 于 空 间 矢量 脉 宽调 制 (V WM) 建 SP 电流 控 制 的三 相 并 网逆 变 器数 学 模 型 , 出 了 以电 网基 波 频 率 同步 旋 提 转 坐标 系 下 电网 电压 前 馈 和 电 流 比例 积 分 ( 1控 制 相 结 合 的三 相 并 网逆 变器 控 制 方 案 。 出 了系 统 的 软 件锁 相 环 设 P) 给
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式( 1 ) 中光伏电池的反向饱和电流 I0 受温度影 响很大, 二者的关系为 I0 = exp( q( V oc I sc + K I ΔT + K V ΔT) ( akT)
-1
) -1
( 3)
式中: I sc 和 V oc 分别为标准情况下光伏电池的短路 K V 分别为电流、 电流和开路电压; K I , 电压的温度变 化系数. 根据式( 2 ) 和 ( 3 ) 得到光伏阵列的功率电压特 性曲线如图 2 所示. 从图中可以看出, 在外界条件不 变的情况 下, 光伏阵列存在一个最大输出功率点 ( MPP) , 且当光照强度或者温度发生变化时此点也 随之变化.
第 33 卷第 1 期
苏海滨, 等:
基于功率控制的三相 SVPWM 并网光伏系统
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( SVPWM) 能够有效地为逆变器的每个晶体管提供 [1 3] : 开关脉冲. 其与 SPWM 控制相比具有以下优点 可提高直流电压利用率; 在开关频率相同的情况下 可提高输出波形的品质; 具有更好的动态性能.
功率外环的控制过程可用式( 7 ) 表示.
Q out = V I - V I
c c d q
c c q d
( 6)
4
结
语
c Vc q 电压分量; 式中: V d , q 分别为公共耦合点的 d ,
Ic Ic q 分量. d , q 分别为注入电流的 d ,
实验结果表明, 该控制方法能够达到预期的控 制目标, 并使整个光伏并网系统的功率转换效率得 . 到提高
[7 ] [8 ] 、 电流滞环控制 、 智能控制 等. 这些控 制算法虽然在一定程度
光伏电池输出电流与端电压之间的关系为 q( V +IR s) V + Rs I I = I ph - I0 e AkT - 1 - ( 1) R sh
(
)
式中: I ph 为光伏电池内部产生的光生电流; I0 为暗电 流; V 为 电 池 的 端 电 压; R s 为 串 联 电 阻, 一般小于 1 Ω ; R sh 为旁路电阻, 一般为几千欧; R s 和 R sh 均为 光伏电池本身固有电阻, 相当于光伏电池的内阻. 另外光伏电池的特性还随光照强度和温度而变 化, 光伏电池模型用式( 2 ) 和式( 3 ) 表示. I = ( I n + K I ΔT) G Gn ( 2)
槡
iA i B iC
( (
) )
(
)
(
)
( 5)
rad / s. 三相电压 式中 ω 为参考坐标系的旋转频率, 的转换与电流相同. dq 坐标系下逆变器输出的有功和无功功率分 别为:
c c c P out = V c d Id + Vq Iq
图 6 ( a ) 为逆变器在公共耦合点注入电网的三 相电流, 由图看出在经过初始阶段的调整后电流达 到稳定. 图 6 ( b ) 为注入电网的电流的总谐波畸变 量, 其值基本在 2% ~ 4% 之间, 符合 IEEE Std 929 — [1 ] 2000 的规定 . 为比较方便, 图 6 ( c ) 中将电压幅值 缩小, 从中可以看出两者同频同相. 由图 6 ( d ) 可知 逆变器输出的有功和无功功率能够跟随给定的参考 值实现单位功率输出.
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复控制
[6 ]
效果不理想. 为解决上述问题, 结合文献 精度不够, [ 9 - 11 ] , 笔者提出了一种以功率控制外环、 电流控 制内环的双环控制方式.
式中: I n 为 光 伏 电 池 在 标 准 情 况 下 的 输 出 电 流 ( 25 ℃ 和 1 000 W/ m2 ) ; KI 为电流 / 温度变化系数; ΔT
2 为温度变化量; Gn 为标准光照强度( 1 000 W/ m ) . 电
1
光伏阵列的特性
[12] , 采用一种双指数等效电路模型 对光伏电池 的特性进行了分析与仿真. 其简化结构如图 1 所示.
流温度变化系数 K I 很小, 因此相对于光照强度, 温 度对短路电流的变化影响很小.
收稿日期:2011 - 12 - 20 基金项目:郑州市教育局科技攻关项目 ; 华北水利水电学院高层次引进人才基金 . 作者简介:苏海滨( 1965 —) , 男, 河南南阳人, 教授, 硕士生导师, 主要从事微电网控制与保护方面的研究 .
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Vol. 33 No. 1 Feb. 2012
Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power
文章编号:1002 - 5634 ( 2012 ) 01 - 0053 - 04
图3
光伏并网系统及其主控制模块示意图
DC / DC 变换器的作用是将电压 V PV 变换为稳定 的输出电压 V DC , 从而保证逆变器的输入侧直流电 压为一个恒定值. 三相电流控制电压源逆变器 ( VSI ) 的作用是将 输入的直流电转换为适合并网的交流电. 电感 L f 可 以滤除逆变电流中的扰动谐波分量, 隔离逆变电压 与电网电动势, 使输出波形为良好的正弦波. 2. 1 DC / DC Boost 控制电路 直流侧升压变流器可使光伏电池输出最大功 率, 并为逆变器并网提供稳定的直流侧母线电压 . 直 流变流器原理如图 4 所示. 光伏阵列与变流器的输 直流侧电容器与变流器的输出端相连 . 入端相连, 图 4 中 DC / DC 变换器的输入端电压 V PV 与输出 端电压 V DC 的关系为 V DC = - V PV D 1 -D ( 4)