转的(d,q)坐标系下的数学模型。
3.微电源逆变器控制系统设计
3.1 PQ计算
在这个控制模块里,首先采集负载上的电压u2i与逆变器的输出电流i1i(i=a,b,c),然后按照下式计算逆变电源的输出功率
P?u2ai1a?u2bi1b?u2ci1c（3-1）
1?u2b?u2c）i1a?Q?（（u2c?u2a）i1b?（u2a?u2b）i1c?（3-2） 3
各逆变电源实时测量电压和电流,计算所得的功率作为P-f、Q-U下垂特性控制模块的输入信号,为各逆变电源之间的功率合理分配提供了良好的依据。
3.2 PQ控制系统设计
PQ控制方式适用于微电网与大电网并网运行的情况,此时,逆变器的输出电压由大电网决定,而只要通过调节逆变器的输出电流就能控制微电源的输出功率。因此,只需要设计一个电流调节器来控制逆变器输出的有功电流和无功电流。
在三相静止坐标系(a,b,c)中,逆变器输出功率的表达式为（3-1）与（3-2），将其转化为两相旋转坐标系(d,q)中的功率表达式
P?u2did?u2qi1q（3-3）
Q?u2qi1d?u2di1q （3-4）
假设两相旋转坐标系(d,q）的d轴与负载电压矢量u2dq重合,则负载电压矢量的q轴分量u2q=0,此时,式(3-3)和式(3-4)简化为
图3-1 PQ控制系统中的解祸控制示意图
P?u2di1d（3-5）
Q??u2di1q
式（3-5）和式(3-6)中的u2d是恒定的,因此,通过控制i1d和i1q就能调节逆变器有功功率和无功功率的输出,即PQ控制策略只需要设计输出电流的单闭环反馈就能实现。电流环的主要目的是实现对功率“稳”和“准”的控制,故采用PI调节器。在进行电流调节器设计时,需要对d、q轴的分量进行解祸,具体的控制原理图如图3-1所示。对图3-1中的d轴分量进
行简化得到图3-2。
图3-2 d轴分量简化图
4 基于Matlab/Simulink的微电网模型
4.1主电路模型
本文在MATLAB/Simulink环境下建立模型,主电路分析模型如图4-1所示
图4-1 基于PQ控制方法的微电网并网主电路模型
此模型包括两大部分:主电路部分和控制部分。主电路包括直流侧电压源、电压型三相桥式逆变器、滤波器、负载和380V微电网。控制部分包括输入电压电流坐标变换、软件锁相环、电流控制环和SPWM调制。
4.2控制部分仿真模型
电压电流由三相静止坐标(a, b, c)到两相旋转坐标(d,q)变换和软件锁相环的仿真模型如图4-2所示。
图4-2 锁相环和dq坐标变换仿真模型
4.3 PQ计算模型
根据式（3-3）、（3-4）可构建模型，如图4-3所示
图4-3 PQ计算模型
4.4微电网动态仿真分析
仿真模型的参数设置如下:
负荷A2参数:PZ==14.5KW,Qz=0.9kvar; 调节器参数:KIP=0.02,KII=43(电流调节器); 微电源参数:Pref=14kw,Qref=-48kvar; 系统额定输出:Un=220v(有效值),fn=50Hz。
单个微电源带负荷与大电网并网运行,微电源逆变器采用PQ控制方式,t=2s时突加阻性负荷ZB2(PB2=3.5kw),t=3s时又将该负荷切掉,仿真结果如图4-4所示。由图4-4(a)可知,由于微电源与大电网并联运行,系统的频率和电压支撑由大电网提供,因此当负荷的有功功率发生变化时,负荷的电压频率在经历了一定的暂态过程之后,又恢复到了SOHz;微电源逆变器的控制方式为PQ控制,所以当给定的功率输出指令不变时,微电源的输出功率不变,负荷增加的
有功功率由大电网提供,如图4-4(c)所示。而负荷的电压幅值在功率变化过程中也经历了一定暂态,然后恢复到额定值,如图4-4(b)。
图4-4 单个微电源与大电网并网运行时,负荷有功功率发生变化的仿真结果 图4-5是针对单个微电源与大电网并网运行时,负荷的无功功率发生变化的仿真结果,t=2s时突加感性负荷Zc2(QzcZ=2kvar),大电网输出的无功功率从-23.2kvar增加到-2I.2kvar,微电源输出的无功功率保持不变,t=3s时又将该负荷切掉,所以无功功率又恢复到原来的输出值,而负荷的电压幅值和频率都能满足电能质量的要求。
图4-5 单个微电源与大电网并网运行时,负荷无功功率发生变化的仿真结果
5结语
本文建立了三相逆变器在两相旋转坐标系下的数学模型,基于这一数学模型,深入分析研宄了 PQ控制的基本原理,并对PQ控制器进行设计。在Matlab/Simulink中建立微电源并网运行的仿真模型,并对有功和无功功率发生变化这两种情况,进行仿真分析系统的动态特性,验证了仿真模型的正确性。
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