500kW PCS變流器控制參數(shù)推導

500kW控制參數(shù)推導1.Introduction500kW控制系統(tǒng)框圖如圖1.1。Bus壓環(huán)是外環(huán)，電壓控制器輸出作為內(nèi)環(huán)逆變電流環(huán)有功電流的參考電流。電流環(huán)采用了具有解耦的矢量控制策略，并且具有電網(wǎng)電壓前饋，可增強電流環(huán)的動態(tài)響應能力。圖1.1同步旋轉(zhuǎn)坐標系下逆變器控制系統(tǒng)框圖控制器分電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)兩個環(huán)路，下面分別推導和計算500kW的電流環(huán)和電壓環(huán)的PI參數(shù)值。2.電流環(huán)2.1CurrentControlLoopBlock圖2.1CurrentControlloopblock500kW光伏逆變器的電流環(huán)控制環(huán)路如圖2.1。其忽略了電流信號采樣和PWM驅(qū)動延遲的影響，實際應用中，電流信號采樣延遲和PWM驅(qū)動延遲可綜合為一階低通濾波器。同時其還忽略了電感電阻的影響。2.2CurrentLoopparameterdesign控制系統(tǒng)開環(huán)增益?zhèn)鬟f函數(shù)一般設(shè)計低頻段的增益充分大，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；中頻段一般幅頻特性斜率為-20dB/dec，并占據(jù)充分的帶寬，以保證具備適當?shù)南嘟窃６?；高頻增益盡量減小，以消弱高頻噪聲的影響。電流環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)設(shè)計如下形式（-2-1-2型），圖2.2電流開環(huán)傳遞函數(shù)波特圖首先幅頻特性要求中頻段以-20dB/dec穿越零點，且中頻段正負對稱。正好是交接頻率,的幾何中心時，的相角裕度最大，而通常。中頻帶寬。給出截止頻率和H值可以相應計算出,。，即---（1.2.1）---（1.2.2）將式（1.2.2）代入（1.2.1）可得---（1.2.3）---（1.2.4）500kW產(chǎn)品電流環(huán)的截止頻率為100Hz，電感L=250uH，H=7.5。則低通濾波器的濾波頻率為---（1.2.5）低通濾波時間為PI環(huán)節(jié)的積分時間為由圖1.1計算電流環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)，所以電流環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)對應K值為，按照典型II系統(tǒng)設(shè)計有，即采用PI參數(shù)EXCEL計算的電流環(huán)PI參數(shù)如下：兩者的計算結(jié)果一致。2.3BodeDiagramofCurrentLoop圖2.3電流開環(huán)傳遞函數(shù)波特圖從電流環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)bodediagram可以看出，其截至頻率為100Hz,和實際設(shè)計的帶寬100Hz一致。電流環(huán)的相位裕度為50度左右。3.電壓環(huán)3.1VoltageControlLoopBlock考慮了采樣延遲，電流內(nèi)環(huán)，PI，濾波等環(huán)節(jié)后500kW電壓環(huán)的環(huán)路控制框圖如下：圖3.1VoltageControlloopblock采樣延遲一般為半個采樣周期，500kWDC-bus電壓的采樣頻率為6KHz，周期為0.1666ms，相對2Hz的帶寬，其影響可以忽略。電流內(nèi)環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)一般為階低通濾波環(huán)節(jié)，考慮到電流環(huán)的帶寬為100Hz，而電流環(huán)的帶寬為2Hz,其影響也忽略。所以忽略采樣延遲和電流內(nèi)環(huán)的影響，電壓環(huán)的控制環(huán)路簡化為下圖，圖3.2SimplifiedVoltageControlloopblock3.2VoltageLoopparameterdesign圖3.2電壓環(huán)對應的開環(huán)傳遞函數(shù)為：電壓環(huán)的作用是維持DC-bus電壓穩(wěn)定，主要考慮電壓環(huán)的抗干擾性。電壓環(huán)的PI參數(shù)設(shè)計和電流環(huán)一樣。取中頻帶寬H=11。采用PI參數(shù)EXCEL計算的電壓環(huán)PI參數(shù)如下：兩者的計算結(jié)果一致。3.3BodeDiagramofCur