小功率风力发电并网逆变器控制系统的仿真模型建立研究 第6页

虚拟磁链定向控制通过引入虚拟磁链的概念，将三相并网逆变器电网侧看作一台虚拟电机，如图1.10所示，则电感及其等效电阻分别对应于虚拟电机的定子电感和定子电阻，将虚拟磁链矢量定义成电网电压矢量的积分，其方向滞后电网电压矢量90°，与VOC控制系统不同，为了实现单位功率因数，在基于虚拟磁链定向的控制系统中，应该将与虚拟磁链矢量方向一致的坐标轴上的电流分量控制为零，与虚拟磁链矢量垂直方向上的投影分量大小是有功电流。基于虚拟磁链定向的坐标系示意图如图1.11所示，其中轴方向与对齐，，；电网电压矢量超前轴90°，对应于无功电流，对应为有功电流。基本的控制框图如图1.12所示，控制策略中电网电压不是通过采样得到，而是通过并网电流，开关函数以及直流电压估算得到。

图1.10 三相VSI网侧虚拟电机示意图
      
图1.11 虚拟磁链定向的坐标矢量图                图1.12 虚拟磁链定向的矢量控制图
1.3.4  虚拟磁链直接功率控制
基于虚拟磁链定向的直接功率控制系统如图1.13所示，它与传统的直接功率控制控制最大的不同就是取消了电网电压的采样电路，而原来的电网电压矢量鉴相器也相应的换成了虚拟磁链鉴相器。在功率和虚拟磁链估算功能块中，包含了以下几个步骤：一是利用直流电压值和上一时刻的三相桥臂开关函数，，估算出变换器交流侧电压；二是利用交流电感值、交流电流值和前面估算出的变换器交流侧电压计算出虚拟磁链的估算值；三是根据估算的虚拟磁链和电网交流电流采样值估算出当前系统的瞬时功率值，输出到控制器中。控制系统中仍然采用滞环比较器和开关表来产生占空比信号。

图1.13 基于虚拟磁链定向的直接功率控制系统

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