技术分享|三相并网逆变器PQ控制算法控制解析

01 背景介绍

储能系统并网时，若要参与电网功率调节，需要按照电网的功率指令来输出，因而有功与无功控制的性能至关重要，最常用的PQ控制是根据有功功率和无功功率的指令先计算出d轴电流和q轴电流的参考值，然后通过对电流进行PI控制来实现对功率的控制。我们按上述思路进行PQ控制模型的搭建。

02 硬件简述

实验系统中功率模块采用研旭YXPHM-TP210b，控制器采用研旭成熟的SP2000，算法开发采用Simulink搭建，利用YX-View2000上位机软件监控系统。直流电源采用研旭光伏电池阵列模拟器YXPVS5K.其整体控制系统搭建拓扑如下图1所示。

03算法模型

因Id、Iq分别为电网电流的d轴分量和q轴分量，Ugd、Ugq为电网电压的d轴分量和q轴分量。可以写出有功功率和无功功率的表达式：

由于电网电压定向至d轴，则有ugd=ug、ugq=0，带入公式（1），整理可得：

根据公式（2）我们可以求得dq轴的电流参考值：

根据公式（3）（4），可以在Simulink里搭建计算模型如图2所示：

将上述算法模块添加到DC-AC模型里，将原模型中的直流电压PI控制模块替换成PQ有功无功功率控制模块，如图3所示。

04 实验结果

采用直流电源作为储能系统，设置输出直流电压600V，电流过流限制设置15A，将Simulink模型下载到SP2000控制器运行，采用上位机View2000软件进行电压电流实时显示，如图4所示。逆变器输出电压电流波形如图5、6所示。

通过上位机界面设置输出功率，将并网逆变器输出功率由2000W改为5000W，逆变器输出功率调整波形如图7所示。

当逆变器输出有功功率稳定运行在5000W时，直流电源输出电流与功率如图8所示，可以看出直流电源输出功率与逆变器输出功率基本相符，从而证明了上述算法的有效性。