三相并网逆变器数学模型
三相并网逆变器模型电流预测控制技术
式中， i a 、 i b、 i c 为并网逆变器输出电流； uaN 、 u bN 、 ucN 为并网逆变器输出电压； u nN 为电网电压 的中性点与直流母线的负极之间的电压； e a 、 e b、 e c 分别为三相电网电压。 假定三相电网电压平衡 （ e a + e b+ e c =0 ），三相 并网逆变器输出电流在静止 坐标系下的电流动态方程为
[3-4] 。文献 [5] 和文献 [1-2] 。因此，研
究并网逆变器具有重要的现实意义 和广阔的应用前
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引言
在能源日益紧缺和环境严重污的发展 。并网
[6]采用滞环控制，滞环控制有很好的动态响应，但
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电 工 技 术 学 报
2011 年 6 月
需要很高的采样频率。 文献 [7]和文献 [8]在静止坐 标系下采用谐振控制器，目的使输出电流跟踪给定 电流，实现相位差为零。但谐振控制器参数设计要 经过一系列的测试。文献 [9]采用比例复数积分电流 控制技术，消除三相并网交流电流的稳态分量，但 比例复数积分器的 参数设计与选择比较繁琐 ，设计 者的经验和水平将影响 并网逆变器的 跟踪精度、响 应速度等控制性能。 由于预测控制有很好的动态性 能，在电力电子变换器中得到了广泛的应用。比较 常用的预测控制有无差拍控制、模型预测控制等。 无差拍控制广泛地应用于 PWM 整流与逆变、有源 滤波以及不间断电源等电力电子变换器 近年来得到国内外学者的广泛关注
2011 年 6 月 第 26 卷第 6 期
电 工 技 术 学 报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
Vol.26 Jun.
No. 6 2011
三相并网逆变器模型电流预测控制技术
三相逆变器的建模
三相逆变器的建模1.1逆变器主电路拓扑与数学模型三相全桥逆变器结构简单，采用器件少，并且容易实现控制，故选择三相三线两电平全桥逆变器作为主电路拓扑，如错误!未找到引用源。
所示。
图1三相三线两电平全桥逆变拓扑错误!未找到引用源。
中V dc为直流输入电压；C dc为直流侧输入电容；Q1-Q6为三个桥臂的开关管；L fj(j=a,b,c)为滤波电感；C fj(j=a,b,c)为滤波电容，三相滤波电容采用星形接法；N为滤波电容中点；L cj(j=a,b,c)是为确保逆变器输出呈感性阻抗而外接的连线电感；v oj(j=a,b,c)为逆变器的滤波电容端电压即输出电压；i Lj(j=a,b,c)为三相滤波电感电流，i oj(j=a,b,c)为逆变器的输出电流。
由分析可知，三相三线全桥逆变器在三相静止坐标系abc下，分析系统的任意状态量如输出电压v oj(j=a,b,c)都需要分别对abc三相的三个交流分量v oa、v ob、v oc进行分析。
但在三相对称系统中，三个交流分量只有两个是相互独立的。
为了减少变量的个数，引用电机控制中的Clark 变换到三相逆变器系统中，可以实现三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换，即将abc坐标系下的三个交流分量转变成αβ坐标系下的两个交流分量。
由自动控制原理可以知道，当采用PI 控制器时，对交流量的控制始终是有静差的，但PI控制器对直流量的调节是没有静差的。
为了使逆变器获得无静差调节，引入电机控制中的Park变换，将两相静止坐标系转换成两相旋转坐标系，即将αβ坐标系下的两个交流分量转变成dq坐标系下的两个直流分量。
定义αβ坐标系下的α轴与abc三相静止坐标系下的A轴重合，可以得到Clark变换矩阵为：11122230ClarkT ⎡⎤--⎢⎥⎢=⎢⎢⎣ (1)两相静止坐标系αβ到两相旋转坐标系dq 的变换为Park 变换，矩阵为：cos()sin()sin()cos()Park t t T t t ωωωω⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦(2)对三相全桥逆变器而言，设三相静止坐标系下的三个交流分量为：cos()cos(2/3)cos(2/3)a mb mc m u U t u U t u U t ωωπωπ==-=+ (3)经过Clark 和Park 后，可以得到：d m q u U u == (4)由式错误!未找到引用源。
三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制研究
三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制研究一、概述随着可再生能源的快速发展，三相并网逆变器在分布式发电系统中扮演着越来越重要的角色。
由于并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量，滤波器的设计成为了一个关键问题。
LCL滤波器以其良好的滤波效果和较小的体积优势，在三相并网逆变器中得到了广泛应用。
LCL滤波器由电感、电容和电感组成，其特性分析对于优化滤波效果、提高电能质量具有重要意义。
本文将对三相并网逆变器LCL滤波器的滤波特性进行深入分析，包括其频率特性、阻抗特性等，以揭示其滤波机理和影响因素。
为了充分发挥LCL滤波器的优势，对逆变器的控制策略进行研究也是必不可少的。
本文将对三相并网逆变器的控制策略进行探讨，包括传统的PI控制、无差拍控制以及基于现代控制理论的先进控制策略等。
通过对不同控制策略的比较和分析，旨在找到最适合LCL滤波器的控制方法，以提高并网逆变器的性能和稳定性。
本文旨在通过对三相并网逆变器LCL滤波特性的分析和控制研究，为优化滤波效果、提高电能质量提供理论支持和实践指导。
这不仅有助于推动可再生能源的发展，也为电力电子技术的创新和应用提供了新的思路和方法。
1. 研究背景和意义随着可再生能源的快速发展和智能电网建设的深入推进，三相并网逆变器作为新能源发电系统与电网之间的关键接口设备，其性能与稳定性对于电力系统的安全、高效运行至关重要。
在实际应用中，并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量。
为了降低谐波污染，提高电能质量，LCL滤波器因其良好的滤波性能被广泛应用于三相并网逆变器中。
LCL滤波器作为一种典型的无源滤波器，能够有效地抑制并网逆变器产生的高频谐波，降低其对电网的污染。
LCL滤波器的引入也给并网逆变器的控制系统带来了新的挑战。
一方面，LCL滤波器的参数设计需要综合考虑滤波效果和系统稳定性另一方面，由于LCL滤波器固有的谐振特性，如果不加以控制，很容易引发系统振荡，影响逆变器的正常运行。
三相逆变器的建模
2(1)3 022三相逆变器的建模1.1逆变器主电路拓扑与数学模型三相全桥逆变器结构简单，采用器件少，并且容易实现控制，故选择三相三线两电平全桥 逆变器作为主电路拓扑，如图1所示。
图1三相三线两电平全桥逆变拓扑图1中V dc 为直流输入电压；C dc 为直流侧输入电容；Q 1-Q 6为三个桥臂的开关管；L fj (j=a,b,c) 为滤波电感；C fj (j=a,b,c)为滤波电容，三相滤波电容采用星形接法；N 为滤波电容中点；L cj (j=a,b,c) 是为确保逆变器输出呈感性阻抗而外接的连线电感；v oj (j=a,b,c)为逆变器的滤波电容端电压即输出电压；i Lj (j=a,b,c)为三相滤波电感电流，i oj (j = a,b,c)为逆变器的输出电流。
由分析可知，三相三线全桥逆变器在三相静止坐标系 abc 下，分析系统的任意状态量如输 出电压v oj (j=a,b,c)都需要分别对abc 三相的三个交流分量 v °a 、晦、v °c 进行分析。
但在三相对称系统中，三个交流分量只有两个是相互独立的。
为了减少变量的个数， 引用电机控制中的 Clark变换到三相逆变器系统中，可以实现三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换，即将 abc 坐标系下的三个交流分量转变成aB 坐标系下的两个交流分量。
由自动控制原理可以知道，当采用PI 控制器时，对交流量的控制始终是有静差的，但PI 控制器对直流量的调节是没有静差的。
为了使逆变器获得无静差调节， 引入电机控制中的Park 变换，将两相静止坐标系转换成两相旋 转坐标系，即将 a 坐标系下的两个交流分量转变成dq 坐标系下的两个直流分量。
定义a 坐标系下的a 轴与abc 三相静止坐标系下的 A 轴重合，可以得到Clark 变换矩阵为:T clarkV dcCdc vao—> ----- V bi ob —v ci oc—hiVC fa C fb C fcQ 425vbojLb .i L cQ ^Q rli LaLfaL fb L fcN两相静止坐标系a 到两相旋转坐标系dq的变换为Park变换，矩阵为:2(1)322cos(，t) sin(，t) —sin( .t) cos( .t)对三相全桥逆变器而言，设三相静止坐标系下的三个交流分量为:ua = U mCOS ( .t )5 二 U m cos( -t - 2 二 / 3) u c 二 U m cos( -t 2 二 / 3)经过Clark 和Park 后，可以得到:U d —U m U q =0由式⑶和式（4）可以看出，三相对称的交流量经过上述 Clark 和Park 变换后可以得到在d 轴和q 轴上的直流量，对此直流量进行PI 控制，可以取得无静差的控制效果。
第二讲 三相电力线路数学模型
2.1 三相电力线路
架空输电线路
避雷线
导线（四分裂）
500kV变电站
2009-3-3
终端杆塔 绝缘子串
分裂导线示意图
电力系统元件数学模型--线路
2
二分裂
2009-3-3 电力系统元件数学模型--线路 3
二分裂
2009-3-3
电力系统元件数学模型--线路
4
电路和电路参数
Ψa =
⎞ ⎛ D2 p ⎟ = 0， lim ⎜ ln ⎟ p→ ∞ ⎜ ⎠ ⎝ D3 p
µ0 2π
⎞ ⎟=0 ⎟ ⎠
⎡ ⎛ 1 1⎞ 1 1 ⎤ ia ⎜ ln + ⎟ + ib ln + ic ln ⎢ ⎥ D12 D13 ⎦ ⎝ r 4⎠ ⎣
同理
Ψb =
µ0 2π
⎡ ⎛ 1 1⎞ 1 1 ⎤ ib ⎜ ln + ⎟ + ia ln + ic ln ⎢ ⎥ r 4⎠ D12 D23 ⎦ ⎣ ⎝
µ Ψ ap = 0 2π
= ⎡ ⎛ D1 p 1 ⎞ D2 p D3 p ⎤ + ⎟ + ib ln + ic ln ⎢ ia ⎜ ln ⎥ r D12 D13 ⎦ 4⎠ ⎣ ⎝
D2 p
D3 p
b
D23
D13
ib
ic
c
µ0 2π
⎡ ⎛ 1 1⎞ ⎤ 1 1 ia ⎜ ln + ⎟ + ib ln + ic ln + ia ln D1 p + ib ln D2 p + ic ln D3 p ⎥ ⎢ D12 D13 ⎣ ⎝ r 4⎠ ⎦
三相逆变器的建模
三相逆变器的建模1.1 逆变器主电路拓扑与数学模型三相全桥逆变器结构简单,采用器件少,并且容易实现控制,故选择三相三线两电平全桥逆变器作为主电路拓扑,如图 1所示。
图 1三相三线两电平全桥逆变拓扑图 1中V dc 为直流输入电压;C dc 为直流侧输入电容;Q 1-Q 6为三个桥臂的开关管;L fj (j =a ,b ,c )为滤波电感;C fj (j =a ,b ,c )为滤波电容,三相滤波电容采用星形接法;N 为滤波电容中点;L cj (j =a ,b,c )就是为确保逆变器输出呈感性阻抗而外接的连线电感;v oj (j =a ,b ,c )为逆变器的滤波电容端电压即输出电压;i Lj (j =a ,b ,c )为三相滤波电感电流,i oj (j =a ,b ,c )为逆变器的输出电流。
由分析可知,三相三线全桥逆变器在三相静止坐标系abc 下,分析系统的任意状态量如输出电压v oj (j =a ,b ,c )都需要分别对abc 三相的三个交流分量v oa 、v ob 、v oc 进行分析。
但在三相对称系统中,三个交流分量只有两个就是相互独立的。
为了减少变量的个数,引用电机控制中的Clark 变换到三相逆变器系统中,可以实现三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换,即将abc 坐标系下的三个交流分量转变成αβ坐标系下的两个交流分量。
由自动控制原理可以知道,当采用PI 控制器时,对交流量的控制始终就是有静差的,但PI 控制器对直流量的调节就是没有静差的。
为了使逆变器获得无静差调节,引入电机控制中的Park 变换,将两相静止坐标系转换成两相旋转坐标系,即将αβ坐标系下的两个交流分量转变成dq 坐标系下的两个直流分量。
定义αβ坐标系下的α轴与abc 三相静止坐标系下的A 轴重合,可以得到Clark 变换矩阵为:11122230ClarkT ⎡⎤--⎢⎥⎢=⎢⎢⎣ (1)两相静止坐标系αβ到两相旋转坐标系dq 的变换为Park 变换,矩阵为:cos()sin()sin()cos()Park t t T t t ωωωω⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦(2)对三相全桥逆变器而言,设三相静止坐标系下的三个交流分量为:cos()cos(2/3)cos(2/3)a mb mc m u U t u U t u U t ωωπωπ==-=+ (3)经过Clark 与Park 后,可以得到:d m q u U u ==(4)由式(3)与式 (4)可以瞧出,三相对称的交流量经过上述Clark 与Park 变换后可以得到在 d 轴与 q 轴上的直流量,对此直流量进行 PI 控制,可以取得无静差的控制效果。
三相并网逆变器数学模型与控制策略研究
ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｐ Ｖ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｏ ｌ ｉ ｎ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｓ ｉ ｎ ｕ ｓ ｏ ｉ ｄ ａ ｌ ＡＣ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｇ ｒ ｉ ｄ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ＡＣ ｌ ｏ ａ ｄ ｕ ｓ ｅ ｄ ｏ ｒ
ｇ ｉｄ ｒ ｖ ｏ ｈ ａ ｇ ｅ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｓ ＶＰＷ Ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｎｄ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｏ ｏ ｐ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ — ｌ ｏ ｃ ｋ ｅ ｄ ｌ ｏ ｏ ｐ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ， ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ Ｐ ＬＬ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｔ ｏ ｖ ｅ ｉｆ ｒ ｙ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ：ｇ ｒ ｉ ｄ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ；Ｓ ＶＰＷ Ｍ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ；ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｌ ｏ ｃ ｋ ｅ ｄ ｌ ｏ ｏ ｐ
ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ｄ ｑ ｒ ｏ ｔ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ，ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｅ ｗ Ｓ ＶＰ Ｗ Ｍ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｌ ｇ ｏ ｉ ｒ ｔ ｈ ｍ ，ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
基于Matlab-Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真(汇编)
题目：基于Matlab/ Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真院系：姓名：学号：导师：目录一、背景与目的 (3)二、实验原理 (3)1.并网逆变器的状态空间及数学模型 (3)1.1主电路拓扑 (4)1.2三相并网逆变器dq坐标系下数学模型 (4)1.3基于电流双环控制的原理分析 (5)2.LCL型滤波器的原理 (6)三、实验设计 (8)1.LCL型滤波器设计 (8)1.1LCL滤波器参数设计的约束条件 (8)1.2LCL滤波器参数计算 (8)1.3LCL滤波器参数设计实例 (9)2.双闭环控制系统的设计 (10)2.1网侧电感电流外环控制器的设计 (10)2.2电容电流内环控制器的设计 (11)2.3控制器参数计算 (12)四、实验仿真及分析 (12)五、实验结论 (16)一、背景与目的伴随着传统化石能源的紧缺，石油价格的飞涨以及生态环境的不断恶化，这些问题促使了可再生能源的开发利用。
而太阳能光伏发电的诸多优点，使其研究开发、产业化制造技术以及市场开拓已经成为令世界各国，特别是发达国家激烈竞争的主要热点。
近年来世界太阳能发电一直保持着快速发展，九十年代后期世界光伏电池市场更是出现供不应求的局面，进一步促进了发展速度。
目前太阳能利用主要有光热利用，光伏利用和光化学利用等三种主要形式，而光伏发电具有以下明显的优点：1. 无污染：绝对零排放－没有任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”；2. 可再生：资源无限，可直接输出高质量电能，具有理想的可持续发展属性；3. 资源的普遍性：基本上不受地域限制，只是地区之间是否丰富之分；4. 通用性、可存储性：电能可以方便地通过输电线路传输、使用和存储；5. 分布式电力系统：将提高整个能源系统的安全性和可靠性，特别是从抗御自然灾害和战备的角度看，它更具有明显的意义；6. 资源、发电、用电同一地域：可望大幅度节省远程输变电设备的投资费用；7. 灵活、简单化：发电系统可按需要以模块化集成，容量可大可小，扩容方便，保持系统运转仅需要很少的维护，系统为组件，安装快速化，没有磨损、损坏的活动部件；8. 光伏建筑集成（BIPV-Building Integrated Photovoltaic）：节省发电基地使用的土地面积和费用，是目前国际上研究及发展的前沿，也是相关领域科技界最热门的话题之一。