2.5.1  电网侧变流器建模

2.5.1 电网侧变流器建模

在以同步转速ω₀旋转的d-q-0坐标系下，电网侧变流器和背靠背变流器中间直流环节的数学模型为

式中，u_gd、u_gq分别为电网电压的d、q轴分量，，在并网型双馈感应发电机中通常，U_s是电网电压；v_gd、v_gq分别为变流器中三相交流侧电压的d、q轴分量，；i_gd、igq分别为电网侧变流器电流在d、q轴的分量，；U_dc为直流电压。

电网侧PWM变换器采用电网电压矢量定向控制技术，即将同步旋转坐标系的d轴定向于电网电压空间矢量上，因此约束条件为

则电网侧变流器的数学模型可简化为

电网侧变流器的主要任务有两个：一是要保证其良好的输入特性，即输入电流波形接近正弦波，谐波含量少，功率因数符合要求，理论上可获得任意可调的功率因数；二是通过对输入电流的有效控制维持直流母线电压恒定。在d-q-0坐标系下采用d轴电网电压定向的电网侧变流器控制原理框图如图2-5所示。其中，电网侧变流器控制系统模型如图2-6所示。

图2-5 d-q-0坐标系下基于d轴电网电压定向的电网侧变流器控制原理框图

图2-6 电网侧变流器控制系统模型

电网侧变流器控制系统方程为

式中

设中间变量x₅、x₆、x₇，则由图2-6得

电网侧变流器的控制方程还可写为

式中，K_P5和K_I5分别为电容电压控制的比例系数和积分系数；K_P6、K_P7和K_I6、K_I7分别为电网侧变流器电流控制的比例系数和积分系数；U_{dc_ref}为电容电压的参考值；U_dc为直流电压；v_{gd_ref}和v_{gq_ref}分别为变流器中三相交流侧电压的d、q轴电压参考值；i_{gd_ref}和i_{gq_ref}分别为发电机定子电流d、q轴分量的参考值；i_gd和i_gq分别为发电机定子电流d、q轴分量；u_sd为定子电压在d轴分量。