SVPWM风电并网逆变器电能质量分析与仿真(4)
在风力发电系统中，并网逆变器主要由电流控制器的设计特性决定，电流控制器包括电流参考信号的产生和调制技术，而逆变器通常采用的调制技术都是基于PWM策略，其中最为常用且简单有效的四种方法，包括周期采样控制、电流滞环控制、三角波载波控制和矢量控制。前两种方法在不同波形(包括正弦、准方波和整流补偿电流)下进行过测试，并在相同开关频率下进行波形的谐波含量和失真对比。分析结果表明，产生正弦电流的最佳方法是三角波载波控制。其次是磁滞环控制和周朗采样控制。同时分析结果表明，每种控制方法在不同程度上都受到驱动电流和功率半导体开关时间延迟的影响。
周期采样方法以固定频率(采样频率)对逆变器的功率管进行采样，这种类型的PWM控制每相只需要一个比较器和一个D型触发器，因此非常简单且易于实现。这种方法的主要特点是开关状态转换之间的最小时间受到采样时钟周期的限制，但是对实际的开关频率并没有明确限定。
电流滞环控制方法是在电流误差超过固定幅值(滞环误差限幅值)时，对相应的功率管进行开通或关断操作来改变电流的变化趋势，此控制方法的电流跟踪速度较快。这种类型的控制每相需要一个滞环比较器，开关频率不确定，但可以进行近似估计。
三角波载波方法通过将电流误差与固定频率、幅值的三角波(三角波载波)进行比较，来产生调制信号，根据电流误差与三角波交点来改变功率管的状态，该方法易于确定开关频率。
矢量控制技术，是将电流和电压的 坐标系划分为吹冰个扇型区域，每个区域相角相差60°，通过在线计算电流矢量误差信号在坐标系中的区域，选择逆变器的输出电压矢量。强制电流矢量误差信号向相反方向改变，从而保持逆变器输出电流接近参考信号。
采用PWM(脉宽调制)策略控制风力发电逆变器不仅可以实现灵活、可靠的网侧电流控制，而且还可以减少发电机与并网逆变器输出电流的谐波含量，从而提高风力发电系统的输出电能的质量。
本文中三相VSR采用的是SVPWM调制方式，就不可避免的会产生高频谐波，为了抑制注入到电网的谐波，可以采用滤波电感（L）进行滤波。
1.3 本文主要研究内容
正如上文所述，环境和能源是当今全人类面临的两大重要课题，开发绿色能源，实行可持续发展战略是世界各国解决能源问题，优化能源结构的正确选择。风能是一种普遍的绿色能源，储量巨大，世界各国对此都很重视。经过多年的努力，世界风力发电技术越来越成熟，风力发电机组装机容量越来越大，从定桨距控制到变桨距控制，从恒速恒频到变速恒频，从陆地到海上，风力发电正以前所未有的速度发展。
本文以直驱式风力发电网侧逆变器的控制为研究对象，研究矢量控制技术，有功、无功解耦控制技术，并对于系统进行电能质量的分析。主要包括以下研究内容：
（1） 建立电压型PWM整流器仿真模型，分析了直驱式风力发电系统的基本原理和网侧PWM变换器的数学模型、工作原理。详细推导了网侧PWM变换器在三种坐标系下的数学模型。介绍采用电网电压定向的原理把耦合的电压、电流进行解耦，通过控制有功、无功电流达到控制功率的目的。
（2） 介绍MATLAB中SIMULINK部分，讲解空间矢量调制（SVPWM）技术，介绍空间矢量的概念，建立其仿真模型，实现各个计算模块。介绍零矢量集中和零矢量分散两种控制方式，对比其不同。
（3） 搭建并网主电路，调试系统各项参数，实现电流也电压的解耦，构建系统主回路控制，调试PI参数，完成系统的主控制部分。实现单位功率因数的控制，验证无功功率为零时，电网电压与电流同相位。