MATLAB/SIMULINK微电网继电保护技术研究(5)
图2.2 交直交电源
由上文不难发现，微电源并网运行时，需通过相应的电力电子变换器接入，其中逆变器是微电源并网系统最重要组成部分。它的作用是将直流电转化为交流电，从而使变换后的交流电能满足并网标准。这就要求逆变器必须具有很高的可靠性和有效性，才能够有效的保证电网的安全[38]。
故本文所指微电源均为逆变型微电源，后文有关建模的讨论中对微电源的控制也等效为对逆变器的控制。
2.1.3 逆变型微电源的控制方式
当微电网中负荷或者网络结构发生变化，如何有效的协调微电网中各微电源，以保证微电网能够在不同运行模式下都满足负荷对电能质量的要求，是微电网能否可靠的运行的关键。而微电源的控制方式有好多种，最常见两种是PQ和VF控制，其使用的场合是不同的。
2.2 PQ控制的微电源建模及仿真
PQ控制是通过对逆变器的控制，让微电源以给定的参考有功功率和无功发出功率，这种控制方式通常用于并网运行模式。在微电网并网运行时，主配电网可以起到电压频率支撑的作用，保证在负荷波动或着其他异常扰动的情况下，微电网依然能够保持正常的运行。
2.2.1 PQ控制策略
PQ控制策略[26]的实质是将有功功率和无功功率解耦后再实现对电流的控制，采用 PI 控制器可使稳态误差为0。通过控制逆变器，可以保证微电源的输出有功和无功保持在恒定值[25]。从逆变器端口看进去，它等效为一个受控电流源，所以有一些文章中关于微电源的建模用受控电流源来代替，而没有使用逆变器。
以下是PQ控制的总体控制框图，见图2.3。
图2.3 PQ控制的总体控制框图
该控制的调制方式采用的是SPWM，通过锁相环采集逆变器出口电流，跟踪主网频率变化，通过park变化，把三相电压电流转到为 dq0轴的分量。PQ控制模型由以下几个部分组成，第一部分是锁相环，第二部分是dq变换，第三部分是在功率计算基础上通过控制电流来实现对有功无功的控制。
（1）锁相环
锁相环（PLL）是用来检测电压（或电流）相位和频率的。而 SPLL，是基于瞬时无功理论的，在电压发生畸变时能够很好地跟踪电压变化，而且稳态滤波效果好，算法动态响应速度快。在MATLAB中，有这种三相锁相环的现成模块，可以直接使用，不用再重复建模。
（2）park变换及功率计算[27]
并网逆变器输出的三相电压为 （电网电压）， 为相电压幅值，他们可以表示为：
从静止 坐标系到旋转 坐标系的变换,即 变换或者 变换定义为如下矩阵：
对 进行 变换，可以得到：
可以看出在三相静止 坐标系下，三相电压是耦合的，而在 坐标系下，两个轴的分量没有耦合关系，并且 为一个常数， 为0。
逆变器输出电流 经过 变换得到 和 。因为 为0，故当设定的参考逆变器输出有功功率为 ，无功功率为 ，则逆变器输出参考电流[30]为：
（3）电流控制
图2.4电流控制框图
电流控制如上框图2.4，由上节的推导，对逆变器输出功率的控制问题可以转化为对电流的控制问题，只要实现对参考电流 和 的跟踪就可以实现对参考有功和无功功率的跟踪控制，其中有功与 有关，无功与 有关，这就实现了三相并网有功无功的解耦控制[28]。
2.2.2 基于SIMULINK的PQ控制模型
根据上文所述PQ控制原理，在MATLAB中实现仿真。
（1） 逆变电路
图2.5 逆变电路
（2） PQ控制模块