風力發電中網側PWM整流器的仿真研究

　　設三相電網電壓平衡，在三相靜止坐標系（a，b，c）中，網側pwm整流器開關函數模型為：

　　所以應用三相靜止坐標變換至兩相旋轉坐標的變換陣式（5），經過運算后，可得：

　　此式即為兩相同步旋轉dq坐標系下網側變換器的數學模型。

4 網側pwm整流器控制策略

　　首先網側變換器的控制目標是：輸出直流電壓恒定且具有良好的動態響應能力；確保網側輸入電流正弦，功率因數接近1。其中輸入電流的控制是整個系統控制的關鍵所在，因為采用pwm整流器的目的是為了使輸入電流波形正弦化;其次，對輸入電流的有效控制的實質是對變換器能量流動的有效控制，也就控制了輸出電壓。

　　前面討論了三相vsrdq模型的建立，對于三相交流對稱系統，若只考慮交流基波分量，則穩態時dq模型的d、q分量均為直流變量；另一方面，適當選取同步坐標系（d，q）的初始參考軸方向，如q軸與電網電動勢矢量edq重合，則q軸表示無功分量參考軸，而d軸表示有功分量參考軸，從而有利于三相vsr網側有功、無功分量的獨立控制。

　　直接電流控制是一種通過對交流電流的直接控制而使其跟蹤給定電流信號的控制方法且具有非常優良的動態性能。而其中的電壓電流雙閉環控制，目前應用最廣泛。特點是：輸入電流和輸出電壓分開控制。電壓外環的輸出作為電流指令信號，電流內環則控制輸入電流，而且也起到了改善控制對象的作用，由于電流內環的存在，只要將電流指令限幅就自然達到過流保護的目的，這就是雙閉環控制的優點。

　　根據pwm整流器在兩相同步旋轉dq坐標系下的數學模型，其輸入電流滿足下式：

　　此式表明，引入電流狀態反饋ωliq、-ωlid實現解耦，同時又引入電網擾動電壓ud、uq進行前饋補償，從而實現了d、q軸電流的獨立控制，系統的動態性能可獲得很大的提高。圖3為解耦的三相svpwm網側變換器電壓電流雙閉環控制系統框圖。

　　5 仿真研究和結果

　　本文使用matlab7.2/simulink中的psb模塊，搭建仿真模型。其仿真參數如下：三相電壓源電壓為110v，50hz。交流側電感l=0.028h，交流側電阻r=0.01ω，濾波電容c=0.001f，負載電阻rl=40ω，直流母線電壓udc=300v，pwm調制頻率為5khz。仿真時間為0.5s。

　　在直流側0.2s時突加負載，使得直流側負載為20ω，以此來模擬風速的變化。由圖6看出直流母線電壓產生瞬時的降落但又很快穩定在300v。又由圖7看出，無功功率始終在0附近，即電壓，電流始終保持同相位。說明系統具有很好的抗擾性能。

　　(3)網側變換器工作在逆變狀態

　　6 結束語

　　本文闡述了pwm整流器的工作原理，建立了其在d-q軸的數學模型，并分析了電壓電流雙閉環的控制策略。最后搭建了基于svpwm的控制模型。由仿真結果可以看出，該整流器能獲得單位功率因數的正弦輸入電流以及平穩的直流母線電壓，實現了對網側變換器低諧波、高功率因數、以及能量雙向流動的要求。并且整個系統具有良好的動，靜態特性。