永磁直驱风电机组变流器控制电路阻抗模型优化

基于主电路结构，分别对控制电路中电流内环、锁相环和直流电外压环中变量传递关系进行推导。根据电流环采用PI调节器进行控制，可得电流环控制矩阵为

经过Park变换后，电流环控制中dq轴存在耦合，即d轴和q轴中变量会产生交互影响，致使系统不稳定，因此在电流环控制中加入了解耦矩阵如式

锁相环用于获取电网信息，使并网变流器与电网达成同步。锁相环结构如图5.17所示。同样采用PI调节器来进行控制，令，其中，表示锁相环比例系数，表示锁相环积分系数。

图5.17　锁相环控制框图

由图5.17可知，锁相环输出相角受q轴并网点电压扰动影响，在理想情况下，主电路坐标系与控制器坐标系角度差为0，两坐标系完全重合，两坐标系完全重合，即两坐标系下的电压、电流和占空比稳态值相等，如下式所示。

但当网侧电压存在扰动时，两坐标系之间存在角度差，会对系统稳定性产生影响，因此建模过程中需要考虑锁相环影响。

以表示两坐标系之间的传递函数矩阵为：

因为锁相环输出扰动角较小，因此，近似取则式（5.54）写作

进而得到主电路坐标系与控制坐标系下电压、电流和占空比关系如下：

又二阶小扰动相对于一阶小扰动可以忽略，因此可得(www.xing528.com)

由图5.17中的锁相环结构可以得到其输出角度差为

两坐标系下q轴电压关系为

用表示为

为方便下文中的公式推导，采用FPLL表示系统电压到锁相环输出相角的传递关系，有

将式（5.62）代入式（5.57）得

于是，可以得到主电路坐标系下电压到控制器坐标系下电压、电流和占空比的小信号传递矩阵，分别定义为。

采用PI调节器控制直流电压环，其传递函数矩阵为

采用Mdel表示由采样计算等引入的延时。其中，Tdel＝Ts。