基于功率變化子空間的直接功率控制

周小杰　張　霞　汪　飛

（1. 安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院　淮南　232001

2. 上海大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院　上海　200072）

基于功率變化子空間的直接功率控制

周小杰1，2張霞2汪飛2

（1. 安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院淮南232001

2. 上海大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院上海200072）

根據(jù)瞬時功率理論，建立三相電壓型并網(wǎng)逆變器的功率數(shù)學(xué)模型，考慮了瞬時功率對功率變化率產(chǎn)生的交叉耦合影響，推導(dǎo)出維持瞬時功率不變的平衡矢量的表達(dá)式，建立功率變化子空間，在子空間中研究逆變器輸出電壓空間矢量對瞬時功率的作用，分析傳統(tǒng)方法矢量選擇的不足之處。在此基礎(chǔ)上，提出一種基于功率變化子空間的直接功率控制方法。該方法通過設(shè)定有功功率和無功功率優(yōu)先級別，建立開關(guān)表，更準(zhǔn)確地選擇了電壓空間矢量，使得并網(wǎng)逆變器擁有更寬的功率調(diào)節(jié)范圍，減小了功率脈動。最后通過仿真與實驗對兩種不同的方法進(jìn)行對比，驗證了該方法的可行性和正確性。

并網(wǎng)逆變器功率變化子空間交叉耦合直接功率控制開關(guān)表

0　引言

面對能源危機與環(huán)境危機，國內(nèi)外越來越重視發(fā)展可再生能源，新能源發(fā)電進(jìn)入電力系統(tǒng)的規(guī)模應(yīng)用，對于緩解能源緊張和抑制環(huán)境污染起到非常積極的作用。各種可再生能源，如太陽能、風(fēng)能，通常都需要使用逆變器實現(xiàn)并網(wǎng)以滿足電網(wǎng)對電能質(zhì)量的要求，于是并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中已成為關(guān)鍵性技術(shù)［1-5］。三相電壓型并網(wǎng)逆變器被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，并網(wǎng)逆變器直接功率控制（Direct Power Control，DPC）因其結(jié)構(gòu)簡單，功率因數(shù)可調(diào)，動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點，得到了國內(nèi)外學(xué)者持續(xù)不斷的研究［6-9］。

直接功率控制通過開關(guān)表選擇合適的逆變器輸出電壓矢量直接對系統(tǒng)的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有優(yōu)越的功率控制性能。文獻(xiàn)［10］提出的直接功率扇區(qū)劃分方法和開關(guān)表具有深遠(yuǎn)的影響，大多數(shù)文獻(xiàn)所提及的直接功率控制策略都是由此改進(jìn)而來。文獻(xiàn)［11］提出了一種交替采用有功功率開關(guān)表和無功功率開關(guān)表的雙開關(guān)表控制策略，可提高系統(tǒng)的動、靜性能。文獻(xiàn)［12］采用12扇區(qū)劃分，優(yōu)化了傳統(tǒng)開關(guān)表，加強了對無功功率的控制能力。文獻(xiàn)［13］采用非對稱的滯環(huán)控制器減小有功功率的穩(wěn)態(tài)誤差。文獻(xiàn)［14］將整個空間重新劃分為18個扇區(qū)，提出一種新的具有通用性的開關(guān)表，并論述了其原理。但是，上述文獻(xiàn)僅利用電網(wǎng)電壓或虛擬磁鏈在空間矢量圖中進(jìn)行分析，在選擇電壓空間矢量時，忽略了瞬時功率對功率變化率產(chǎn)生的交叉耦合影響，使得矢量選擇存在誤差。

本文以瞬時功率理論為基礎(chǔ)推導(dǎo)三相電壓型并網(wǎng)逆變器瞬時功率數(shù)學(xué)模型，計算得到維持瞬時功率不變的平衡矢量，建立基于功率變化的子空間，分析逆變器輸出基本電壓空間矢量對有功功率和無功功率變化率的影響，設(shè)定有功功率和無功功率變化的優(yōu)先級別，從而建立開關(guān)表，使得電壓空間矢量選擇更為準(zhǔn)確，系統(tǒng)獲得了更寬的功率可調(diào)范圍，減小了功率脈動。通過仿真和實驗的詳細(xì)對比分析，驗證了該方法的可行性和正確性。

1　并網(wǎng)逆變器功率模型和功率變化子空間

1.1并網(wǎng)逆變器功率模型

三相電壓型并網(wǎng)逆變器電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，ea、eb和ec分別為三相電網(wǎng)的相電壓；ia、ib和ic分別為逆變器的三相輸出電流（參考方向如圖1所示）；ua、ub和uc為逆變器交流側(cè)輸出電壓，逆變器通過電感L接到三相電網(wǎng)上。

圖1　三相電壓型并網(wǎng)逆變器Fig.1　Diagram of three phase voltage grid-connected inverter

逆變器的八個開關(guān)狀態(tài)在空間上形成了八個基本電壓空間矢量，如圖2所示。

圖2　電壓空間矢量Fig.2　Space vectors of three phase voltage

根據(jù)基爾霍夫定律可得如下關(guān)系

定義3/2變換矩陣C3/2為

式中，xαβ=（xα, xβ）T；xabc=（xa，xb，xc）T。xα、xβ為xa、xb、xc在αβ坐標(biāo)系下的α分量和β分量。

式（1）經(jīng)3/2變換后，可得

根據(jù)瞬時功率理論［15］計算有功功率p和無功功率q如下

對p、q求導(dǎo)，可得

考慮電網(wǎng)電壓為三相平衡電壓

式中，eg為三相電網(wǎng)電壓在兩相坐標(biāo)系下的合成矢量幅值；ω為電網(wǎng)電壓角頻率，則有

將式（3）、式（7）代入式（5），整理得到

1.2功率變化子空間劃分

令dp/dt=0，由式（8）可得

令dq/dt=0，同理可得

當(dāng)dp/dt=0且dq/dt=0時，解得

記同時滿足dp/dt=0且dq/dt=0的矢量為平衡矢量ueqαβ，則有

在平面內(nèi)，以矢量ueqαβ末端為原點，定義dp/dt軸和dq/dt軸，dp/dt軸平行于eαβ，與eαβ方向一致，dq/dt軸平行于Jeαβ，與Jeαβ方向相反（電壓矢量在Jeαβ上投影越大，無功變化率越小）。某一時刻下的功率變化子空間劃分如圖3所示，dp/dt軸和dq/dt軸將平面劃分為四個子空間，每個子空間對應(yīng)dp/dt和dq/dt的符號唯一。

圖3　功率變化子空間Fig.3　Subspace for power variation

2　基于功率變化子空間的直接功率控制

2.1電壓空間矢量作用分析

由圖3可知，某一時刻，逆變器輸出dp/dt和 dq/dt的符號取決于逆變器輸出電壓矢量的un的末端落在哪一個子空間。例如，當(dāng)逆變器輸出電壓矢量為u1時，dp/dt＞0，dq/dt＞0；當(dāng)逆變器輸出電壓矢量為u3時，dp/dt＜0，dq/dt＜0。逆變器輸出電壓矢量對有功功率p和無功功率q的調(diào)節(jié)能力不同，隨電網(wǎng)電壓矢量和瞬時功率的大小和方向發(fā)生變化，逆變器輸出電壓空間矢量越靠近dp/dt軸正方向，有功功率增加趨勢越明顯，越靠近dp/dt軸負(fù)方向，有功功率減小趨勢越明顯，無功功率分析同理。

傳統(tǒng)的直接功率控制方法忽略了瞬時功率對功率變化率產(chǎn)生的交叉耦合影響，等價為本方案中的平衡矢量為電網(wǎng)電壓矢量，若在傳統(tǒng)方案中定義dp/dt軸，則如圖3虛線所示，由此可以看出傳統(tǒng)方案中存在一些問題，歸納如下：

（1）由式（12）知，當(dāng)有功功率非零時，ueqαβ與eαβ不重合，當(dāng)電網(wǎng)電壓角度θg接近逆變器基本輸出電壓空間矢量角度（記作θn）時，有功功率的大小決定了dp/dt軸與矢量eαβ的相對位置，有功功率的絕對值越大，平衡矢量ueqαβ的幅值越大，ueqαβ與eαβ的夾角就越大，傳統(tǒng)方法錯誤選擇矢量的幾率就越高。如電網(wǎng)電壓逆時針旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)θg接近θn但小于θn時，有功功率大小直接影響到un對瞬時功率的作用方向，θg接近θn且大于θn時，有功功率大小直接影響到un+3對瞬時功率的作用方向。

（2）如圖3所示，當(dāng)q較小時，增大有功功率的矢量會增多（即末端落入A、D子空間的矢量會增多），那么傳統(tǒng)控制策略中選擇減小p的矢量，實際上可能會使p增加，選擇矢量出現(xiàn)錯誤。當(dāng)q特別小時，錯誤選擇電壓空間矢量的幾率將會大大增加（如：1+ωLq/|eαβ|2＜0）。

傳統(tǒng)的直接功率控制策略選擇矢量會發(fā)生錯誤，當(dāng)瞬時功率較大時，選擇矢量發(fā)生錯誤的幾率也會增加。本文考慮了瞬時功率對功率變化率帶來的交叉耦合影響，使得矢量選擇更為準(zhǔn)確。

2.2控制策略分析

當(dāng)逆變器輸出矢量等于平衡矢量ueqαβ時，其輸出功率將保持不變，由式（12）可知，平衡矢量的旋轉(zhuǎn)速度與電網(wǎng)電壓合成矢量的旋轉(zhuǎn)速度相同，兩者的相對位置保持不變。當(dāng)逆變器輸出電壓矢量等于平衡矢量ueqαβ時，逆變器輸出功率將保持不變。由式（8）可以看出，功率的變化不唯一由電網(wǎng)電壓決定，傳統(tǒng)方法僅通過電網(wǎng)角度所在的扇區(qū)去選擇逆變器輸出電壓矢量，因此其不能保證功率按期望變化。

在圖3的基礎(chǔ)上，作六邊形的外接圓交dp/dt、dq/dt兩軸分別于p+點、p-點、q+點和q-點，記Op+、Op-、Oq+和Oq-與電網(wǎng)電壓矢量eαβ的夾角分別為φp+、φp-、φq-和φq+，如圖4所示。

圖4　基于子空間劃分的矢量分析Fig.4　Illustration of vector based on subspaces

分析圖4知，Op+、Op-、Oq+和Oq-在空間位置上越接近ueqαβ，對應(yīng)增加p、減小p、增加q和減小q的可選矢量越少且作用越弱。定義p+、p-、q+和q-優(yōu)先級，規(guī)則如下：記ueqαβ與eαβ間的角度為θ0，與θ0間的夾角最小時，相應(yīng)的p+、p-、q+和q-設(shè)定為優(yōu)先級，分別表示選擇電壓空間矢量時優(yōu)先考慮增加p、減小p和增加q、減小q。圖4中，過點p+，作p+n交p軸的平行線On于點n，由式（12）可知，，圖4中外接圓半徑長度為為直流母線電壓），計算如下

同理可得φp-、φq-和φq+的三角函數(shù)值

有功功率和無功功率的控制采用滯環(huán)控制，瞬時功率與給定值比較，得到Sp和Sq，其值為1時表示功率需要增加，為0時表示功率需要減少。由上述分析得到開關(guān)表見表1。其中sec（p+）、sec（p-）、sec（q+）、sec（q-）分別為p+、p-、q+和q-所在扇區(qū)號。p+、p-、q+和q-表示確定的優(yōu)先級。

表1　開關(guān)表Tab.1　Dynamic switching table

圖5　基于功率變化子空間的直接功率控制系統(tǒng)框圖Fig.5　Block diagram of DPC based on subspace of power variation

3　仿真與實驗

3.1仿真研究

在Matlab/Simulink仿真平臺上對系統(tǒng)進(jìn)行仿真測試，仿真參數(shù)設(shè)置見表2。

表2　系統(tǒng)參數(shù)Tab.2　Parameters for the system

文獻(xiàn)［14］在介紹了直接功率控制的調(diào)制機制的基礎(chǔ)上提出了一種通用開關(guān)表，并與傳統(tǒng)開關(guān)表［10］和優(yōu)化后的開關(guān)表［12］進(jìn)行了比較，得出其提出的直接功率控制方案的瞬時功率控制效果最好。將文獻(xiàn)［14］提出的方法記為A1，本文提出的方法記為A2。

圖6、圖7分別為使用A1、A2兩種方法情況下的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行仿真結(jié)果，有功功率給定p*=1 200W，無功功率給定q*=0。可以看出，使用兩種方法時，有功功率誤差大致相同，為1 120～1 250W；無功功率誤差有明顯區(qū)別，使用A1時，無功功率為-70～120var，使用A2時，無功功率為-70～90var。使用A1時，電流總諧波畸變率為3.94%，使用A2時，電流總諧波畸變率為3.12%。結(jié)果表明，A2較A1穩(wěn)態(tài)性能好。

圖6　系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行仿真結(jié)果（A1）Fig.6　Simulation results of the system under steady-state operation （A1）

圖7　系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行仿真結(jié)果（A2）Fig.7　Simulation results of the system under steady-state operation （A2）

圖8為使用本文提出的方法，當(dāng)電網(wǎng)相電壓峰值由100V跌落為80V時的仿真結(jié)果，有功功率給定p*=1 200W，無功功率給定q*=0。從仿真結(jié)果可以看出，本文提出的方法在電網(wǎng)電壓波動較大時，功率仍然具有良好的動態(tài)響應(yīng)。

圖8　電網(wǎng)電壓波動時仿真結(jié)果（A2）Fig.8　Simulation results of the grid voltage fluctuation （A2）

圖9、圖10分別為使用兩種方法時，系統(tǒng)功率給定突變的仿真運行結(jié)果。當(dāng)t=0.1s時，有功給定由1 000W突變到4 000W。使用A1時，有功突變瞬間，無功功率出現(xiàn)尖峰，峰值約500var，如圖9a所示，使用A2時，沒有此尖峰，如圖10a所示。

圖9　功率給定突變仿真運行結(jié)果（A1）Fig.9　Simulation results during step power reference application（A1）

圖10　功率給定突變仿真運行結(jié)果（A2）Fig.10　Simulation results during step power reference application（A2）

當(dāng)有功功率給定為4 000W，無功功率給定為0時，將有功功率和無功功率與并網(wǎng)電流放在同一坐標(biāo)系下進(jìn)行觀察，如圖11所示。可見，當(dāng)θg接近θn時，使用A1時的瞬時功率脈動明顯較使用A2時的大，與上述理論分析一致。

圖11　并網(wǎng)電流與瞬時功率關(guān)系Fig.11　Relationship between current and instantaneous power

當(dāng)有功功率給定為9 000W，無功功率給定為-5 000var，仿真運行結(jié)果如圖12、圖13所示。可以看出，使用A1，系統(tǒng)不能穩(wěn)定，瞬時功率出現(xiàn)振蕩，并網(wǎng)電流畸變大，使用A2，系統(tǒng)依然能夠穩(wěn)定，并網(wǎng)電流波形正弦度良好，由此可見，方法A2較A1使系統(tǒng)擁有更寬的功率調(diào)節(jié)范圍。

圖12　輸出大功率時的仿真運行結(jié)果（A1）Fig.12　Simulation results during high power output （A1）

圖13　輸出大功率時的仿真運行結(jié)果（A2）Fig.13　Simulation results during high power output （A2）

從仿真結(jié)果可知，方法A2較A1使系統(tǒng)擁有更好的穩(wěn)態(tài)性能，具有更寬的功率調(diào)節(jié)范圍。

3.2實驗研究

為驗證控制策略，搭建了一個額定功率為1kW的三相并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)實驗平臺，系統(tǒng)控制策略的軟件實現(xiàn)由英飛凌公司的XC2785微控制器完成，D-A芯片采用DAC8565，有功功率和無功功率通過CAN通信由上位機給定，實驗系統(tǒng)的參數(shù)和仿真系統(tǒng)參數(shù)相同。

圖14為系統(tǒng)分別使用A1和A2穩(wěn)態(tài)運行時交流側(cè)a相電壓、電流波形和電流頻譜分析圖。可以看出，電流與電網(wǎng)電壓相位一致，正弦度良好，A2較A1，電流波形更加平滑，總諧波畸變率（Total Harmonic Distortion，THD）也有明顯改善。

圖14　穩(wěn)態(tài)運行實驗波形及頻譜分析Fig.14　Experiment waveforms and spectrum analysis of steady state

圖15為采用本文提出的方法，有功給定為1 000W（1（pu）），無功給定為0，當(dāng)電網(wǎng)電壓突減時的實驗結(jié)果，從波形可以看出，功率的響應(yīng)仍然保持不變，系統(tǒng)具有較強的魯棒性。

圖15　電網(wǎng)電壓波動實驗波形（A2）Fig.15　Experiment waveforms of the grid voltage fluctuation （A2）

圖16和圖17分別為系統(tǒng)采用A1、A2時的動態(tài)響應(yīng)實驗結(jié)果，有功給定為1 000W（1（pu）），無功給定由0突變到200var（0.2（pu））。可見，兩種控制策略都能實現(xiàn)對功率的快速跟蹤。

有功功率給定為1 300W（1.3（pu）），無功給定為-100var（-0.1（pu）），實驗波形分別如圖18、圖19所示。可見，功率較大時，采用A1，功率脈動較大，采用A2，功率脈動較小。

圖16　動態(tài)響應(yīng)實驗波形（A1）Fig.16　Dynamic response experiment waveforms （A1）

圖17　動態(tài)響應(yīng)實驗波形 （A2）Fig.17　Dynamic response experiment waveforms （A2）

圖18　較大功率下的實驗波形 （A1）Fig.18　Experiment waveforms during high power reference application （A1）

采用傳統(tǒng)方法，當(dāng)并網(wǎng)逆變器輸出有功功率小于或等于額定功率時，錯誤選擇矢量的幾率較小，從波形上看即功率脈動小；當(dāng)并網(wǎng)逆變器輸出有功功率大于額定功率時，根據(jù)前面的分析可知錯誤選擇矢量的幾率變大，造成功率脈動變大。實驗結(jié)果表明，A2較A1使系統(tǒng)擁有更好的控制性能，雖然動態(tài)性能沒有A1優(yōu)勢明顯，但穩(wěn)態(tài)性能得到提高，具有更寬的功率調(diào)節(jié)范圍。

圖19　較大功率下的實驗波形 （A2）Fig.19　Experiment waveforms during high power reference application （A2）

4　結(jié)論

仿真和實驗的結(jié)果表明，方法A2較A1使系統(tǒng)擁有更好的穩(wěn)態(tài)性能，具有更寬的功率調(diào)節(jié)范圍。這是因為方法A1忽略了瞬時功率對功率變化率產(chǎn)生的交叉耦合影響，當(dāng)電網(wǎng)電壓角度接近逆變器基本輸出電壓空間矢量角度或瞬時功率較大時，電壓空間矢量選擇易存在錯誤，方法A2考慮了瞬時功率對功率變化率帶來的交叉耦合影響后，電壓空間矢量的選擇更準(zhǔn)確。

直接功率控制是一種結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)快速的控制策略，本文通過詳細(xì)的仿真和實驗對比分析，證明了提出的控制策略的可行性和正確性，該策略使系統(tǒng)具有更好的控制性能、更寬的功率調(diào)節(jié)范圍。

［1］ 趙方平，楊勇，阮毅，等. 三相并網(wǎng)逆變器直接功率控制和直接功率預(yù)測控制的對比［J］. 電工技術(shù)學(xué)報，2012，27（7）： 212-220.

Zhao Fangping，Yang Yong，Ruan Yi，et al. Comparative study for direct power control and direct power predictive control in three-phase grid-connected inverters［J］. Transactions of China Electrotechnical Society，2012，27（7）： 212-220.

［2］ 楊勇，趙方平，阮毅，等. 三相并網(wǎng)逆變器模型電流預(yù)測控制技術(shù)［J］. 電工技術(shù)學(xué)報，2011，26（6）：153-159.

Yang Yong，Zhao Fangping，Ruan Yi，et al. Model current predictive control for three-phase grid-connected inverters［J］. Transactions of China Electrotechnical Society，2011，26（6）： 153-159.

［3］ 趙梅花，阮毅，楊勇，等. 直驅(qū)式混合勵磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略的研究［J］. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（12）： 19-23.

Zhao Meihua，Ruan Yi，Yang Yong，et al. Control strategy study on direct-driven type hybrid excitation wind power system［J］. Power System Protection and Control，2010，38（12）： 19-23.

［4］ 曾正，趙榮祥，楊歡，等. 多功能并網(wǎng)逆變器及其在微電網(wǎng)電能質(zhì)量定制中的應(yīng)用［J］. 電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（5）： 58-67.

Zeng Zheng，Zhao Rongxiang，Yang Huan，et al. A multi-functional grid-connected inverter and its application to customized power quality of microgrid［J］. Power System Technology，2012，36（5）： 58-67.

［5］ 章瑋，王宏勝，任遠(yuǎn)，等. 不對稱電網(wǎng)電壓條件下三相并網(wǎng)型逆變器的控制［J］. 電工技術(shù)學(xué)報，2010，25（12）： 103-110.

Zhang Wei，Wang Hongsheng，Ren Yuan，et al. Investigation on control of three-phase grid-connected inverters under unbalanced grid voltage conditions［J］. Transactions of China Electrotechnical Society，2010，25（12）： 103-110.

［6］ Zhi D，Xu L，Williams B W. Improved direct power control of grid-connected DC/AC converters［J］. IEEE Transactions on Power Electronics，2009，24（5）： 1280-1292.

［7］ Restrepo J A，Aller J M，Viola J C，et al. Optimum space vector computation technique for direct power control［J］. IEEE Transactions on Power Electronics，2009，24（6）： 1637-1645.

［8］ 李子欣，李耀華，王平，等. PWM 整流器在靜止坐標(biāo)系下的準(zhǔn)直接功率控制［J］. 中國電機工程學(xué)報，2010，30（9）： 47-54.

Li Zixin，Li Yaohua，Wang Ping，et al. Novel quasi direct power control method for PWM rectifier in stationary frame［J］. Proceedings of the CSEE，2010，30（9）： 47-54.

［9］ 楊興武，趙劍飛，楊興華，等. 基于變換器輸出電壓快速計算的直接功率控制方法［J］. 中國電機工程學(xué)報，2010，30（36）： 59-64.

Yang Xingwu，Zhao Jianfei，Yang Xinghua，et al. Direct power control based on output voltage computation technique for AC/DC converters［J］. Proceedings of the CSEE，2010，30（36）： 59-64.

［10］ Noguchi T，Tomiki H，Kondo S，et al. Direct power control of PWM converter without power-source voltage sensors［J］. IEEE Transactions on Industry Applications，1998，34（3）： 473-479.

［11］ 王久和，李華德. 一種新的電壓型 PWM 整流器直接功率控制策略［J］. 中國電機工程學(xué)報，2005，25（16）： 47-52.

Wang Jiuhe，Li Huade. A novel control strategy for photovoltaic grid-connected inverter［J］. Proceedings of the CSEE，2005，25（16）： 47-52.

［12］ 郭文勇，趙彩宏，張志豐，等. 電壓型超導(dǎo)儲能系統(tǒng)的統(tǒng)一直接功率控制方法［J］. 電網(wǎng)技術(shù)，2007，31（9）： 58-63. Guo Wenyong，Zhao Caihong，Zhang Zhifeng，et al. A unified direct power control method for voltage type superconducting magnetic energy storage system［J］. Power System Technology，2007，31（9）：58-63.

［13］ Hu Jiabing，Zhu Z Q. Investigation on switching patterns of direct power control strategies for gridconnected DC-AC converters based on power variation rates［J］. IEEE Transactions on Power Electronics，2011，26（12）： 3582-3598.

［14］ 陳偉，鄒旭東，唐健，等. 三相電壓型 PWM 整流器直接功率控制調(diào)制機制［J］. 中國電機工程學(xué)報，2010，30（3）： 35-41.

Chen Wei，Zou Xudong，Tang Jian，et al. DPC modulation mechanism of three-phase voltage source PWM rectifiers［J］. Proceedings of the CSEE，2010，30（3）：35-41.

［15］ Superti-Furga G，Todeschini G. Discussion on instantaneous p-q strategies for control of active filters［J］. IEEE Transactions on Power Electronics，2008，23（4）：1945-1955.

Direct Power Control Based on Subspace of Power Variation

Zhou Xiaojie1，2Zhang Xia2Wang Fei2
（1. Anhui University of Science and TechnologyHuainan232001China
2. Shanghai UniversityShanghai200072China）

The instantaneous power mathematical model of three-phase voltage-source inverter was established based on instantaneous power theory. Considering the instantaneous power for power rate of cross-coupling effect，the equilibrium vector was derived and the subspace of power variation was established. Then the effect of voltage space vector on instantaneous power in the subspace was studied，compared with the traditional switching tables. A new direct power control strategy based on subspace of power variation was proposed，which built a dynamic switching table by setting active and reactive power priority reference. The proposed strategy can select the voltage space vector more accurately，broaden the power adjustment range of inverter，and reduce the power ripple. The proposed control strategy was verified by the simulation and experiment.

Grid-connected inverter，power variation subspace，cross-coupling，direct power control，switching table

TM464

周小杰男，1979年生，博士研究生，講師，研究方向為新能源并網(wǎng)發(fā)電。

張霞女，1986年生，碩士研究生，研究方向為電力電子與電力傳動。

國家自然科學(xué)青年基金項目（51107078）和臺達(dá)環(huán)境與教育基金會《電力電子科教發(fā)展計劃》項目（DREG2012006）資助。

2013-12-07改稿日期 2014-06-23