應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究

1、應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究新能源系統(tǒng)仿真研究武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院楊志淳楊志淳2012.06 應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 2 頁(yè)主要內(nèi)容主要內(nèi)容應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 3 頁(yè)一、光伏發(fā)電工作原理及仿真一、光伏發(fā)電工作原理及仿真應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 4 頁(yè)光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖EapEbpEcpNp25000.0 uFg1pg3pg5pg4pg6pg2p212325242622UdcpABCABC0.27 kV#2#10.3

2、8 kV0.12 MVAIapIbpIcp100.0 uF100.0 uF100.0 uFVapVbpVcpIdcpTinSinVoutN25.01000.0VpvIpvEaEa應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 5 頁(yè)最大功率控制原理最大功率控制原理光伏陣列電壓與功率關(guān)系光伏陣列電壓與功率關(guān)系應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 6 頁(yè) 目前最常用的最大功率追蹤方法有干擾法、電導(dǎo)目前最常用的最大功率追蹤方法有干擾法、電導(dǎo)增量法、滯環(huán)比較法等，本仿真采用電導(dǎo)增量法，其增量法、滯環(huán)比較法等，本仿真采用電導(dǎo)增量法，其流程如圖所示。流程如圖所

3、示。電導(dǎo)增量法算法流程電導(dǎo)增量法算法流程最大功率控制流程最大功率控制流程應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 7 頁(yè) 該算法的原理是光伏陣列該算法的原理是光伏陣列P-V曲線在功率最大值曲線在功率最大值Pmax處的斜率為零，即處的斜率為零，即P=UI。將兩端對(duì)。將兩端對(duì)U求導(dǎo)可得：求導(dǎo)可得：()0d pdIUd IIUd td Ud Ud IId UU 當(dāng)當(dāng)dI/dU-I/U時(shí)增加電壓時(shí)增加電壓U，當(dāng)，當(dāng)dI/dU-I/U時(shí)減小時(shí)減小電壓電壓U，使得，使得dI/dU=-I/U達(dá)到最大功率點(diǎn)電壓達(dá)到最大功率點(diǎn)電壓Umax，即，即通過(guò)比較光伏陣列的電導(dǎo)增量通過(guò)比較光伏陣列

4、的電導(dǎo)增量dI/dU和瞬時(shí)電導(dǎo)和瞬時(shí)電導(dǎo)-I/U來(lái)來(lái)調(diào)整工作點(diǎn)電壓，從而實(shí)現(xiàn)最大功率追蹤調(diào)整工作點(diǎn)電壓，從而實(shí)現(xiàn)最大功率追蹤.最大功率控制方法最大功率控制方法應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 8 頁(yè)逆變器控制逆變器控制PpQp*-0.66666667*0.66666667NDN/DUdIdrefNDN/DIqrefD+F-D+F-IdIqG1 + sTG1 + sTUdD-E+F+*0.25Iq*0.25IdD-F-VdVqIPIP1. 逆變器采用雙環(huán)控制，外環(huán)為功率控制環(huán)，內(nèi)環(huán)為電逆變器采用雙環(huán)控制，外環(huán)為功率控制環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)。流控制環(huán)。2. Pp/Q

5、p分別為光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的有功功率和無(wú)功功率。分別為光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的有功功率和無(wú)功功率。3.Vd/Vq為參考電壓的為參考電壓的d/q分量，分量，Ud為最大功率點(diǎn)時(shí)的電為最大功率點(diǎn)時(shí)的電壓；壓；Id/Iq為逆變器輸出的電流的為逆變器輸出的電流的d/q分量。分量。應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 9 頁(yè)電壓電流關(guān)系曲線電壓電流關(guān)系曲線電壓電流關(guān)系曲線電壓電流關(guān)系曲線圖中以電壓為圖中以電壓為X軸，以電軸，以電流為流為Y軸。得到電壓軸。得到電壓-電流曲線，電流曲線，從圖中可以看出，當(dāng)電壓在從圖中可以看出，當(dāng)電壓在0.6kV左右時(shí)存在最大功率。左右時(shí)存在最大功率。應(yīng)用應(yīng)

6、用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 10 頁(yè) PV_Inverter : Graphs 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 . . .0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 y Udcp Vap 0.000 0.025 0.050 0.075 0.100 0.125 0.150 0.175 0.200 0.225 . . .-0.40 -0.30 -0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 y Vap圖中，（圖中，（a）和（）和（b）都是

7、）都是以時(shí)間為為以時(shí)間為為X軸，圖（軸，圖（a）以直）以直流電容兩端的電壓為流電容兩端的電壓為Y軸；經(jīng)軸；經(jīng)過(guò)過(guò)8s的振蕩以后，直流電壓穩(wěn)的振蕩以后，直流電壓穩(wěn)定在設(shè)定值定在設(shè)定值6.3kV。圖（。圖（b）以）以逆變器輸出的電壓為逆變器輸出的電壓為Y軸，有軸，有效值為效值為220V的標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓。的標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓。 （a） 直流電容電壓直流電容電壓 （b）光伏系統(tǒng)輸出電壓）光伏系統(tǒng)輸出電壓應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 11 頁(yè) PV_Inverter : Graphs 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 . . .0

8、.00 10.00k20.00k30.00k40.00k50.00k60.00k70.00k80.00k90.00ky Pref Id 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 . . .-2.0k-1.5k-1.0k-0.5k0.0 0.5k1.0ky Id Iq圖中，（圖中，（a）和（）和（b）都是）都是以時(shí)間為為以時(shí)間為為X軸，圖（軸，圖（a）以輸）以輸出有功功率的電壓為出有功功率的電壓為Y軸；經(jīng)軸；經(jīng)過(guò)過(guò)8s的振蕩以后，直流電壓穩(wěn)的振蕩以后，直流電壓穩(wěn)定在設(shè)定值定在設(shè)定值78kW。圖（。圖（b）以）以逆變器輸出電流的逆變器輸出電流的d/q軸分量軸

9、分量為為Y軸。軸。圖圖 （a） 輸出功率（輸出功率（b）輸出電流的）輸出電流的d/q軸分量軸分量應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 12 頁(yè) 風(fēng)力發(fā)電有多種不同的發(fā)電機(jī)組，本仿真主要介風(fēng)力發(fā)電有多種不同的發(fā)電機(jī)組，本仿真主要介紹雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。紹雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，即雙饋異步發(fā)電機(jī)是在普通繞雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，即雙饋異步發(fā)電機(jī)是在普通繞線形異步感應(yīng)電機(jī)的基礎(chǔ)上外加了連接在轉(zhuǎn)子滑環(huán)與線形異步感應(yīng)電機(jī)的基礎(chǔ)上外加了連接在轉(zhuǎn)子滑環(huán)與定子之間的四象限變頻器及其控制系統(tǒng)而構(gòu)成的。因定子之間的四象限變頻器及其控制系統(tǒng)而構(gòu)成的。因此，雙饋異步發(fā)電機(jī)可以看成是一個(gè)具

10、有打開(kāi)此，雙饋異步發(fā)電機(jī)可以看成是一個(gè)具有打開(kāi) 的繞線的繞線式轉(zhuǎn)子接有外加電壓源的傳統(tǒng)異步發(fā)電機(jī)，此外加電式轉(zhuǎn)子接有外加電壓源的傳統(tǒng)異步發(fā)電機(jī)，此外加電壓源通過(guò)變頻器引入，變頻器對(duì)轉(zhuǎn)子回路電流實(shí)現(xiàn)頻壓源通過(guò)變頻器引入，變頻器對(duì)轉(zhuǎn)子回路電流實(shí)現(xiàn)頻率、幅值和相位的調(diào)節(jié)，起到了勵(lì)磁電源的作用。率、幅值和相位的調(diào)節(jié)，起到了勵(lì)磁電源的作用。二、風(fēng)力發(fā)電工作原理及仿真二、風(fēng)力發(fā)電工作原理及仿真 雙饋異步發(fā)電機(jī)除通過(guò)定子向電網(wǎng)饋入功率外，雙饋異步發(fā)電機(jī)除通過(guò)定子向電網(wǎng)饋入功率外，還通過(guò)部分功率變頻器與電網(wǎng)之間交換轉(zhuǎn)差功率，并還通過(guò)部分功率變頻器與電網(wǎng)之間交換轉(zhuǎn)差功率，并可以通過(guò)變頻器的控制對(duì)整個(gè)雙饋異步發(fā)電

11、機(jī)的有功可以通過(guò)變頻器的控制對(duì)整個(gè)雙饋異步發(fā)電機(jī)的有功功率和無(wú)功功率分別進(jìn)行控制。功率和無(wú)功功率分別進(jìn)行控制。 應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 13 頁(yè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖IstatorCTRLSTLNI MWV& Controls& ControlsGRIDConverterConverterGENERATORGABCSABCS2TMODETIMEWindTRQWind ParkTmCpVwWm0.28WpuWspdTIMES2TMODEVsP = 0.4757Q = -0.001374V = 1.008VA2.5 ohm0.

12、04#1#21 MVA0.69 kV / 20 kVR=01. 最上方的兩個(gè)方塊為電網(wǎng)側(cè)逆變器和電流側(cè)逆變器的最上方的兩個(gè)方塊為電網(wǎng)側(cè)逆變器和電流側(cè)逆變器的 控制部分?？刂撇糠帧?. 中間部分為異步發(fā)電機(jī)部分。中間部分為異步發(fā)電機(jī)部分。3.最右方方塊為風(fēng)輪機(jī)部分。最右方方塊為風(fēng)輪機(jī)部分。應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 14 頁(yè)在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，發(fā)電機(jī)的定子側(cè)直接與電網(wǎng)側(cè)相連；在雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，發(fā)電機(jī)的定子側(cè)直接與電網(wǎng)側(cè)相連；轉(zhuǎn)子側(cè)采用三相對(duì)稱(chēng)繞組，經(jīng)過(guò)交轉(zhuǎn)子側(cè)采用三相對(duì)稱(chēng)繞組，經(jīng)過(guò)交-直直-交變頻器與電網(wǎng)側(cè)相連接，交變頻器與電網(wǎng)側(cè)相連接，以提供發(fā)電機(jī)交流勵(lì)

13、磁，勵(lì)磁電流的相位、幅值、頻率均可變，以提供發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁，勵(lì)磁電流的相位、幅值、頻率均可變，其中勵(lì)磁頻率為轉(zhuǎn)差頻率。其中交其中勵(lì)磁頻率為轉(zhuǎn)差頻率。其中交-直直-交變頻器為雙交變頻器為雙PWM換流器，換流器，可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行?？蓪?shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。電網(wǎng)側(cè)換流器的主要任務(wù)是保證電流波形和功率因數(shù)滿(mǎn)足要電網(wǎng)側(cè)換流器的主要任務(wù)是保證電流波形和功率因數(shù)滿(mǎn)足要求以及保證直流母線電壓的穩(wěn)定，轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的主要任務(wù)是調(diào)求以及保證直流母線電壓的穩(wěn)定，轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的主要任務(wù)是調(diào)節(jié)有功功率，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及為轉(zhuǎn)子回路提供勵(lì)磁，調(diào)節(jié)節(jié)有功功率，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲以及為轉(zhuǎn)子回路提供勵(lì)磁，調(diào)節(jié)定子無(wú)功功率。定子無(wú)功功率。

14、風(fēng)輪機(jī)采用變槳距控制，當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，槳距角為風(fēng)輪機(jī)采用變槳距控制，當(dāng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，槳距角為零度，采用最大功率跟蹤策略來(lái)實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能的捕獲；當(dāng)風(fēng)速增零度，采用最大功率跟蹤策略來(lái)實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能的捕獲；當(dāng)風(fēng)速增加到大于額定風(fēng)速時(shí)，變槳距裝置動(dòng)作，槳距角逐漸變大，將發(fā)加到大于額定風(fēng)速時(shí)，變槳距裝置動(dòng)作，槳距角逐漸變大，將發(fā)電機(jī)的輸出功率限制在額定功率附近。但由于風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)的輸出功率限制在額定功率附近。但由于風(fēng)輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，因此變槳距裝置動(dòng)作具有一定的時(shí)延。較大，因此變槳距裝置動(dòng)作具有一定的時(shí)延。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制及仿真風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制及仿真應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真

15、研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 15 頁(yè)最大功率追蹤控制最大功率追蹤控制雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在變速運(yùn)行區(qū)，即雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在變速運(yùn)行區(qū)，即Cp恒定區(qū)的轉(zhuǎn)速控制策恒定區(qū)的轉(zhuǎn)速控制策略如下：在略如下：在Cp恒定區(qū)采用的最大風(fēng)能跟蹤策略，如圖所示，想恒定區(qū)采用的最大風(fēng)能跟蹤策略，如圖所示，想要跟蹤要跟蹤C(jī)pmax運(yùn)行曲線，必須在風(fēng)速變化時(shí)及時(shí)調(diào)整風(fēng)力機(jī)葉片運(yùn)行曲線，必須在風(fēng)速變化時(shí)及時(shí)調(diào)整風(fēng)力機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速nw，使其葉尖速比保持不變，即保持最佳葉尖速比，使其葉尖速比保持不變，即保持最佳葉尖速比 opt，就可以獲得最佳的風(fēng)能利用系數(shù)就可以獲得最佳的風(fēng)能利用系數(shù)Cpmax,也就能最大限度地捕獲風(fēng)也就能最大限

16、度地捕獲風(fēng)能，這就是風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng)能，這就是風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng) 能跟蹤原理?？梢酝ㄟ^(guò)控制能跟蹤原理?？梢酝ㄟ^(guò)控制 發(fā)電機(jī)輸出有功功率來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出有功功率來(lái)調(diào)節(jié) 發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而調(diào)發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而調(diào) 節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速與功率曲線轉(zhuǎn)速與功率曲線應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 16 頁(yè)最大功率追蹤控制結(jié)構(gòu)圖最大功率追蹤控制結(jié)構(gòu)圖最大功率追蹤控制最大功率追蹤控制應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 17 頁(yè)VbetaVsmagVcVaC-D+VbC-D+phisyphisxphsmagGsT1 + sTphis

17、ValfaGsT1 + sT1sT1sTphis*0.00257IsaC-D+IsbIsc*0.00257*0.00257YXMPMPYXABC3 to 2 TransformalfabetaC+D-phisslpangAngleResolverTheta轉(zhuǎn)子磁通角控制結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子磁通角控制結(jié)構(gòu)最大功率追蹤控制最大功率追蹤控制應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 18 頁(yè)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器矢量控制轉(zhuǎn)子側(cè)變換器矢量控制轉(zhuǎn)子變流器矢量控制的目的是當(dāng)定子磁鏈或定子電壓保轉(zhuǎn)子變流器矢量控制的目的是當(dāng)定子磁鏈或定子電壓保持恒定時(shí)，定子有功功率與轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量持恒定時(shí)，定子有功功率與

18、轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量irq成正比，成正比，而定子無(wú)功功率則完全由轉(zhuǎn)子電流的勵(lì)磁分量而定子無(wú)功功率則完全由轉(zhuǎn)子電流的勵(lì)磁分量ird決定。轉(zhuǎn)子決定。轉(zhuǎn)子換流器矢量控制實(shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率控制的解耦，或換流器矢量控制實(shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率控制的解耦，或者說(shuō)實(shí)現(xiàn)了電磁轉(zhuǎn)矩與定子勵(lì)磁控制的解耦。者說(shuō)實(shí)現(xiàn)了電磁轉(zhuǎn)矩與定子勵(lì)磁控制的解耦。轉(zhuǎn)子側(cè)換流器實(shí)現(xiàn)了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子有功功率和無(wú)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器實(shí)現(xiàn)了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。轉(zhuǎn)子電流的勵(lì)磁分量功功率的解耦控制。轉(zhuǎn)子電流的勵(lì)磁分量ird和轉(zhuǎn)矩分量和轉(zhuǎn)矩分量irq分分別通過(guò)對(duì)定子無(wú)功功率的控制和實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕捉策略來(lái)得別通過(guò)對(duì)定子無(wú)

19、功功率的控制和實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕捉策略來(lái)得到。到。一般的控制策略中，為實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單位功一般的控制策略中，為實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單位功率因數(shù)控制，設(shè)定定子側(cè)無(wú)功功率的參考值為率因數(shù)控制，設(shè)定定子側(cè)無(wú)功功率的參考值為0。在最大風(fēng)。在最大風(fēng)能跟蹤策略實(shí)現(xiàn)中，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和參考轉(zhuǎn)速能跟蹤策略實(shí)現(xiàn)中，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和參考轉(zhuǎn)速 r_ref的偏差的偏差通過(guò)通過(guò)PI控制得到轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量，其中控制得到轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量，其中 r_ref是根據(jù)風(fēng)是根據(jù)風(fēng)速與機(jī)組運(yùn)行情況確定的對(duì)應(yīng)最大捕獲風(fēng)能的轉(zhuǎn)速。速與機(jī)組運(yùn)行情況確定的對(duì)應(yīng)最大捕獲風(fēng)能的轉(zhuǎn)速。應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿

20、真研究第 19 頁(yè)7800 uFIrcIrbT1T1D2T1T2D1T2D2T1D1T2T4T5T6T3ErcIraErbEraT2D1D2GABCDADDDBDEDCDFV729S1IdcDECDEBDEADEFDEEDEDVA轉(zhuǎn)子側(cè)變換器矢量控制轉(zhuǎn)子側(cè)變換器矢量控制轉(zhuǎn)子側(cè)變換器電路圖轉(zhuǎn)子側(cè)變換器電路圖應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 20 頁(yè)hynhyT1T4C-E+C-E+C-E+T3T6T5T2Irb_refIrc_refhyira_refira_refhyT1C+E+C+E-IrbIrc*-1.0ABCtrlCtrl =0S1ABCtrlCtrl =0

21、0.00.0S1ABCtrlCtrl =0S1ABCtrlCtrl =00.00.0S1ABCtrlCtrl =0S1ABCtrlCtrl =00.00.0S1IraIra_ref*Scale2*Scale2*Scale2 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的控制電路轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的控制電路轉(zhuǎn)子側(cè)變換器矢量控制轉(zhuǎn)子側(cè)變換器矢量控制應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 21 頁(yè)電網(wǎng)側(cè)換流器的控制采用了基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方電網(wǎng)側(cè)換流器的控制采用了基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方案，此矢量控制方案用于電網(wǎng)與電網(wǎng)側(cè)換流器之間傳輸?shù)挠泄Π?，此矢量控制方案用于電網(wǎng)與電網(wǎng)側(cè)換流器之間傳輸?shù)挠泄β?/p>

22、和無(wú)功功率的解耦控制。其中電網(wǎng)側(cè)換流器電流的直軸分量用率和無(wú)功功率的解耦控制。其中電網(wǎng)側(cè)換流器電流的直軸分量用來(lái)控制直流母線電壓保持恒定，而交軸分量用來(lái)控制電網(wǎng)側(cè)換流來(lái)控制直流母線電壓保持恒定，而交軸分量用來(lái)控制電網(wǎng)側(cè)換流器與電網(wǎng)之間的無(wú)功功率的交換。器與電網(wǎng)之間的無(wú)功功率的交換。V1bV1cV1aD12T1D1D12T12T1D12T1D12T1I1bI1c2T17800 uFT1sT3sT5sD1T4sT6sT2sI1aSABCInEnP = -0.004244Q = 0.001533VAVA1e4ABCABC0.5#2#10.60.3BRK_CHP0.4ohmBRK_CHOP電網(wǎng)側(cè)變換器

23、矢量控制電網(wǎng)側(cè)變換器矢量控制 電網(wǎng)側(cè)變換器電路圖電網(wǎng)側(cè)變換器電路圖應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 22 頁(yè) abc三相靜止坐標(biāo)系下建立電網(wǎng)側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型為：三相靜止坐標(biāo)系下建立電網(wǎng)側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型為：111111sacaaasbcbbbscccccuuiiduuLiR idtuuii 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子dq0旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型為：旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型為：1111111101000101ddsdcddqqsqcqqsciiuuidRdPiiuuPidtLLdtiiuui 由于換流變壓器采用了零序分量消除設(shè)計(jì)，因此上式可以寫(xiě)為：由于換流變壓器采用了零序分量消除設(shè)計(jì)，

24、因此上式可以寫(xiě)為：1111111ddsdcdqqsqcqiiuuRLdiiuuLRdtLLL應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 23 頁(yè) 網(wǎng)側(cè)換流器和電網(wǎng)之間交換的功率，即轉(zhuǎn)子功率可表示為：網(wǎng)側(cè)換流器和電網(wǎng)之間交換的功率，即轉(zhuǎn)子功率可表示為：113()2ssddsqqPu iu i113()2ssdqsqdQu iu i 由于采用電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方案，參考坐標(biāo)系的由于采用電網(wǎng)電壓定向的矢量控制方案，參考坐標(biāo)系的d軸軸方向與電網(wǎng)電壓一致，方向與電網(wǎng)電壓一致，q軸沿旋轉(zhuǎn)方向超前軸沿旋轉(zhuǎn)方向超前d軸軸90，即有：，即有：0gdggquuu由此，上兩式可寫(xiě)成：由此，

25、上兩式可寫(xiě)成：113232sgdsgqPuiQui 應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 24 頁(yè) 對(duì)于直流回路中的對(duì)于直流回路中的電容器電容器C，兩端電壓電流表達(dá)式為：，兩端電壓電流表達(dá)式為： 由此可見(jiàn)，在電網(wǎng)電壓保持恒定時(shí)，轉(zhuǎn)子有功功由此可見(jiàn)，在電網(wǎng)電壓保持恒定時(shí)，轉(zhuǎn)子有功功率與率與ild成比例，而轉(zhuǎn)子無(wú)功功率則與成比例，而轉(zhuǎn)子無(wú)功功率則與ilq成比例，網(wǎng)側(cè)成比例，網(wǎng)側(cè)換流器實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。換流器實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。342d cldd c rd uCm iid t 根據(jù)以上分析，得出網(wǎng)側(cè)換流器的矢量控制結(jié)構(gòu)根據(jù)以上分析

26、，得出網(wǎng)側(cè)換流器的矢量控制結(jié)構(gòu)示意圖如下：示意圖如下：應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 25 頁(yè)i1ai1ci1bi1aGsT1 + sTi1betai1alfai1q0.01326phii1di1di1qG1 + sTG1 + sTD+F-GsT1 + sTYXMPMPYX*1*1*1YXMXPYMPStatorto RotoralfaDQbetaABC3 to 2 TransformalfabetaVdref1Vqref1vqrefvdrefVarefVcrefVbrefphiYXMPMPYXYXMXPYMPto StatorDQRotoralfabetaABC2 to 3Transformalfabeta電壓的電壓的dq分量轉(zhuǎn)換成分量轉(zhuǎn)換成abc分量分量abc三相電流轉(zhuǎn)換成三相電流轉(zhuǎn)換成dq分量分量電網(wǎng)側(cè)變換器矢量控制電網(wǎng)側(cè)變換器矢量控制應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研究第 26 頁(yè)D-F-IPi1d*0i1qB+D-F+3.266Vdref1Vqref1D+F-EcaprefEcapIPD+F+GsT1 + sT*0IPD+F-EcapG1 + sTD+F-idref*1電流控制器結(jié)構(gòu)圖電流控制器結(jié)構(gòu)圖電網(wǎng)側(cè)變換器矢量控制電網(wǎng)側(cè)變換器矢量控制應(yīng)用應(yīng)用PSCAD進(jìn)行新能源系統(tǒng)仿真研