MATLAB风电并网逆变器控制系统仿真+SVPWM算法(3)
1.5 本论文所要完成的工作
通过绪论的描述，目前中国是风力发电装机容量最高的国家，但是中国风力发电技术并不是最先进的，所以研究应用比较普遍的直驱式风力发电并网逆变控制系统是必要的。
（1）对风力发电及其并网逆变控制回路的拓扑结构以及数学模型进行一定的分析论证。构建直驱式风力发电并网逆变器的数学系统模型，实现系统的电网电压定向，以及解耦控制。
（2）熟悉MATLAB/simulink仿真工具，之后建立风力发电系统并网逆变器的仿真模型，对重要模块进行分析，通过波形判断模块搭建的是否符合原理，最终得到整体仿真模型。
（3）进行一定的仿真实验来验证整个系统的工作情况，通过仿真波形验证是否符合相关理论，最后对整个论文进行一定的总结。
2 风电并网逆变控制系统数学模型分析
2.1 网侧变换器的矢量控制的数学模型
为了实现三相PWM变换器的高性能控制，获得有效的控制算法，必须要建立准确的网侧变换器数学模型并对其进行严格的分析。PWM变换器的数学模型可以从低频角度或者高频角度建立。低频模型主要考虑调制周期内的平均值控制，是基于状态空间平均意义上的模型，忽略了开关频率相关的高次谐波，因而不能反映变换器的高频工作机理。高频数学模型则是基于变换器开关函数的定义，充分反映了变换器的开关细节和高频工作机理，是PWM变换器精确的数学模型。
图2.1 PWM网侧变换器主电路简化模型
图中为 变换器交流侧输入滤波电感, 为交流侧输入电阻,C为滤波电容，（在风力发电系统中，由转子侧变换器和电机转子绕组组成）， 为三相对称电压源, ,为三相线电流， 为直流母线电压， 为功率开关管，可以等效为单极性二值等效开关。假设电路满足以下条件：(1)电源是三相平衡的正弦电压源；(2)滤波电感是线性的，不考虑饱和现象。根据电路拓扑结构和工作机理，可以得出静止abc坐标系下三相高 频变换器的数学模型如下页公式（2-1）所示。
式中 、 、 为三相桥臂的开关函数，定义如下： =1（k=a、b、c）表示相应桥臂上管导通，下管关断； =0（k=a、b、c）表示相应桥臂下管导通，上管关断。 为直流侧负极性n与三相电源中点o之间的电压。
由式（2-1）可知，每相输入电流均由三相开关函数共同控制，因而三相PWM 高频变换器是一个相互耦合的高阶非线性时变系统，求解非常困难。为了简化数学模型，可以采用一定的数学手段变换。在三相交流电机矢量控制中，通常都是采用坐标变换将三相静止ABC坐标系变为两相同步旋转 坐标系来实现解耦。这一变换技术也适用于简化PWM变换器的高频数学模型。
假设 坐标系中d 轴的初始角度与A相的初始角度相等。应用下面的变换矩阵：
（2-2）
式中， 为电网基波角频率。
将式（2-1）中所有与ABC坐标相关的变量转化为 坐标系中的各个分量，有：
(2-3)
式中， X 代表电路中各处相对应的电压 、电流.
对于开关函数 ，相应的坐标变换为
(2-4)