风力发电中网侧PWM整流器的仿真研究

　　设三相电网电压平衡，在三相静止坐标系（a，b，c）中，网侧pwm整流器开关函数模型为：

　　所以应用三相静止坐标变换至两相旋转坐标的变换阵式（5），经过运算后，可得：

　　此式即为两相同步旋转dq坐标系下网侧变换器的数学模型。

4 网侧pwm整流器控制策略

　　首先网侧变换器的控制目标是：输出直流电压恒定且具有良好的动态响应能力；确保网侧输入电流正弦，功率因数接近1。其中输入电流的控制是整个系统控制的关键所在，因为采用pwm整流器的目的是为了使输入电流波形正弦化;其次，对输入电流的有效控制的实质是对变换器能量流动的有效控制，也就控制了输出电压。

　　前面讨论了三相vsrdq模型的建立，对于三相交流对称系统，若只考虑交流基波分量，则稳态时dq模型的d、q分量均为直流变量；另一方面，适当选取同步坐标系（d，q）的初始参考轴方向，如q轴与电网电动势矢量edq重合，则q轴表示无功分量参考轴，而d轴表示有功分量参考轴，从而有利于三相vsr网侧有功、无功分量的独立控制。

　　直接电流控制是一种通过对交流电流的直接控制而使其跟踪给定电流信号的控制方法且具有非常优良的动态性能。而其中的电压电流双闭环控制，目前应用最广泛。特点是：输入电流和输出电压分开控制。电压外环的输出作为电流指令信号，电流内环则控制输入电流，而且也起到了改善控制对象的作用，由于电流内环的存在，只要将电流指令限幅就自然达到过流保护的目的，这就是双闭环控制的优点。

　　根据pwm整流器在两相同步旋转dq坐标系下的数学模型，其输入电流满足下式：

　　此式表明，引入电流状态反馈ωliq、-ωlid实现解耦，同时又引入电网扰动电压ud、uq进行前馈补偿，从而实现了d、q轴电流的独立控制，系统的动态性能可获得很大的提高。图3为解耦的三相svpwm网侧变换器电压电流双闭环控制系统框图。

　　5 仿真研究和结果

　　本文使用matlab7.2/simulink中的psb模块，搭建仿真模型。其仿真参数如下：三相电压源电压为110v，50hz。交流侧电感l=0.028h，交流侧电阻r=0.01ω，滤波电容c=0.001f，负载电阻rl=40ω，直流母线电压udc=300v，pwm调制频率为5khz。仿真时间为0.5s。

　　在直流侧0.2s时突加负载，使得直流侧负载为20ω，以此来模拟风速的变化。由图6看出直流母线电压产生瞬时的降落但又很快稳定在300v。又由图7看出，无功功率始终在0附近，即电压，电流始终保持同相位。说明系统具有很好的抗扰性能。

　　(3)网侧变换器工作在逆变状态

　　6 结束语

　　本文阐述了pwm整流器的工作原理，建立了其在d-q轴的数学模型，并分析了电压电流双闭环的控制策略。最后搭建了基于svpwm的控制模型。由仿真结果可以看出，该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流以及平稳的直流母线电压，实现了对网侧变换器低谐波、高功率因数、以及能量双向流动的要求。并且整个系统具有良好的动，静态特性。