其實這是一個單相雙向變流器仿真,該仿真用於學習某些理論知識,用於形成完整的電力電子領域自動控理論的認識,不具備實用價值,只具備參考學習價值,而且還不一定正確。
單相雙向變流器的意思是:輸入為220VAC、50Hz電網電壓,輸出是某個電壓值的升壓后的直流電壓,在直流負載耗電時,變流器工作在單位功率因數整流狀態,穩定母線電壓,泵升母線電壓,控制網測電流正弦化,控制網測電流同步電網電壓;在在負載處於發電狀態時,變流器工作於逆變並網狀態,穩定母線電壓,將大於母線電壓對應的能量回饋到電網上面去。
單相雙向LCL型變流器主電路拓撲如圖1所示.
圖1 單相雙向LCL型變流器主電路拓撲
主要用到的技術點有:
1、對控制對象LCL建模,形成控制對象的傳遞函數模型G(s);
2、構成母線電壓,網測電流雙閉環反饋控制。
3、使用電容電流反饋有源阻尼算法,消除LCL諧振點處的電流諧振
4、使用陷波濾波器濾除母線反饋電壓中的100Hz脈動電壓,進而消除電壓環輸出指令電流中的150Hz指令,從而消除相電流中的電流偏頭現象。
5、電壓環指令是直流電壓,控制器可采用PI控制器。
6、電流環的指令是交流電流,控制器采用PR控制器比較好。
7、鎖相環使用了基於廣義二階積分器的單同步旋轉坐標系的PI控制,實現電網相位的准確跟蹤。
8、引入電壓前饋算法。
單相雙向LCL型變流器雙閉環控制如下圖2所示。
圖2 單相雙向LCL型變流器雙閉環控制
單相整流,母線存在100Hz的波動,這是單相整流的固有屬性,很難從根本上消除。
仿真波形如圖3所示。
圖3 單相雙向LCL型變流器相關波形圖
其中黃色為母線電壓,桃紅色為電網電壓,淺藍色為電網電流。
在0-0.3s之間是整流狀態,0.3到1s之間是逆變並網狀態,兩個狀態之間依靠母線電壓滯環寬度自動切換工作狀態。
當去掉陷波濾波器之后,仿真波形如圖4所示:
圖4 無掉陷波濾波器的波形
可見電流波形變差。
如果不進行有源阻尼算法控制,仿真波形如下圖所示,電流嚴重震盪發散。
圖5 不帶有源阻尼控制的仿真波形圖
這個仿真的電壓環PI參數,電流環的PR參數,有源阻尼的阻尼系數,都是大概根據感覺,大概建立模型,根據自身的初步理解和不斷試湊波形的反饋調整而獲得的最終參數值,並沒有根據控系統的設計指標進行具體的計算,也沒有進行穩定性分析和穩定裕度的分析。各參數的取值范圍並沒有通過計算約束出來。所以下一步將是基於現在結果的基礎上進行參數取值計算和穩定性分析。