一种逆变器谐波抑制方法、控制器及逆变器技术

本发明专利技术提供了一种逆变器谐波抑制方法，包括：步骤S100：根据逆变器的瞬时输出电压V

【技术实现步骤摘要】
一种逆变器谐波抑制方法、控制器及逆变器


[0001]本专利技术属于谐波抑制
，具体涉及一种逆变器谐波抑制方法、控制器及逆变器。

技术介绍

[0002]分布式发电技术可以集成太阳能、风能等多种类型的可再生能源以及多种能量存储单元，通过逆变器等电力电子设备将其连接至公共母线并组成微型电网系统，实现能源的高效率利用，并向用户提供高质量的电能。该系统将分布式发电单元、分布式储能单元、用户负载以及控制系统相结合，将整个微型电网系统看作公共电网的一个负载，使其既可与公共电网并网连接(并网模式)，也可以在公共电网异常或者需要检修时与电网断开单独运行(孤岛模式)。
[0003]当微型电网处于孤岛模式时，公共母线与电网断开连接，通常需要多个分布式单元工作在电压源模式，以保证母线电压的质量，并保证系统的稳定性和冗余性，同时还需要引入电压源并联运行控制策略以实现多个电压源分布式单元精确的分摊负载功率并消除电压源分布式单元之间的环流。
[0004]当微型电网处于并网模式时，公共电网与分布式单元直接相连。由于电网电压可以等效为相对稳定的电压源，分布式发电单元通常工作在电流源的模式，并且根据公共电网电压的实时变化精确的控制其输出电流，进而实现精确控制分布式单元并网输出功率的效果。
[0005]然而，分布式单元工作在电流源模式时，会有以下缺陷：
[0006](1)当微型电网处于并网模式时，电流源的工作模式难以实现参与微型电网一次调频调压的功能；
[0007](2)当微型电网在并网模式和孤岛模式之间切换时，分布式单元的控制方式需要在电流源和电压源之间切换。在这个动态过程中，控制策略的切换会导致在切换瞬间开关管驱动信号的不连续，极易造成开关动作时母线电压或电流的冲击、振荡、跌落、过冲以及频率失控等问题。
[0008]因此，已知技术提出了采用下垂法并网控制策略的方法，令分布式单元在并网模式时工作在电压源的模式，以解决电流源并网控制的缺陷。下垂法并网控制是基于潮流控制理论发展而来的，基本原理是通过计算逆变器输出的有功功率和无功功率来修正输出电压的频率和有效值。
[0009]根据潮流控制理论，并网模式中逆变器的等效电路图如图1所示。在此图中，逆变器输出电压和电网电压均被简化为一个内阻为0的理想电压源。左侧的V
rms
∠θ
o
代表逆变器输出电压，右侧的E∠0代表电网电压，其中V
rms
和E分别是逆变器的输出电压和电网电压的有效值，θ
o
是逆变器输出电压和电网电压的相位差。中间的Z
g
∠φ
g
为逆变器与电网相互连接的功率输出线的阻抗，即连线阻抗，Z
g
是连线阻抗的有效值，φ
g
是连线阻抗的相位。在图1，逆变器被简化为一个内阻为0的理想电压源。
[0010]当连线阻抗为纯感性阻抗时，即φ
g
等于90
°
，逆变器与电网相互连接的功率输出线的阻抗Z
g
等于L
g
，即连线电感值。此时，逆变器输出的有功功率P
o
和无功功率可以用如下公式表示：
[0011][0012]由此公式可知，逆变器输出的有功功率P
o
和逆变器输出电压与电网电压的相位之差θ
o
成正比关系，输出的无功功率Q
o
和逆变器输出电压与电网电压的有效值之差V
rms
‑
E成正比关系，ω
g
表示逆变器的角频率。因此，逆变器的控制器可以通过调节输出电压的相位来控制逆变器输出的有功功率，通过调节输出电压的有效值来控制逆变器输出的无功功率。
[0013]因此，在传统的下垂法并网控制中，分布式单元以电压源逆变器的形式通过固定的感性连线阻抗L
g
与公共电网相连。电压源逆变器的基准输出有功功率和无功功率分别为P
ref
和Q
ref
，即电压源逆变器理论上应当输出的有功功率和无功功率，其数值可以由逆变器根据自身的工作状态决定(例如逆变器的额定输出功率或者分布式单元当前的最大输出功率)，或者由上一级控制单元指定(例如微型电网控制单元或者系统管理员)。
[0014]电压源逆变器的控制器通过检测自身的输出电压和输出电流计算自身实时输出的有功功率P
o
和无功功率Q
o
，然后根据公式：
[0015][0016]对自身输出电压的频率ω
o
和有效值V
rms
进行调整，从而实现对输出的并网有功功率P
o
和无功功率Q
o
的控制。公式中，ω
r
表示电压源逆变器输出电压的额定角频率；V
r
表示电压源逆变器输出电压的额定有效值；m
ω
表示电压源逆变器输出电压的角频率的下垂系数；n
V
表示电压源逆变器输出电压的有效值的下垂系数。其中，P
o
和P
ref
之间的偏差以及Q
o
和Q
ref
之间的偏差即为逆变器控制器对输出有功功率和无功功率的控制精度，偏差越大则说明控制精度越差。
[0017]由此可知，传统的下垂法并网控制策略通过调节逆变器输出电压的基波频率和幅值，来实现对输出的并网有功功率和无功功率的控制。
[0018]然而，传统的下垂法并网控制策略控制的逆变器输出电压是一个基于电网基波频率的标准正弦电压，因而该方法无法对输出电压的谐波分量进行控制。
[0019]当电网电压存在谐波分量时，传统的下垂法并网控制策略无法针对电网电压的谐波分量对输出电压进行调整，因而在逆变器并网系统中会产生大量的由电网电压谐波分量导致的并网谐波电流，从而导致并网输出功率的谐波分量(即谐波功率)失控。同时，并网谐波功率的失控会影响到逆变器控制器对无功功率的计算，进而影响到对输出电压的修正，最终会对电压源并网系统的稳定性造成影响。
[0020]有上述内容可知，在实际应用中，传统的下垂法并网控制策略在电网电压存在谐波分量时无法有效的抑制输出的并网谐波功率。

技术实现思路

[0021]针对上述问题，本专利技术提供了一种逆变器谐波抑制方法，该谐波抑制方法能够快速跟踪交流电网电压谐波分量的变化，有效抑制逆变器输出电流的谐波分量。
[0022]为了实现上述目的，本专利技术主要采用以下技术方案：
[0023]一种逆变器谐波抑制方法，包括以下步骤：
[0024]步骤S100：根据逆变器的瞬时输出电压V
out
和交流电网的瞬时电压V
grid
计算逆变器的输出基准电压的谐波分量V
ref_h
；
[0025]步骤S200：根据逆变器的瞬时输出电压V
out
和瞬时输出电流I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逆变器谐波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：根据逆变器的瞬时输出电压V
out
和交流电网的瞬时电压V
grid
计算逆变器的输出基准电压的谐波分量V
ref_h
；步骤S200：根据逆变器的瞬时输出电压V
out
和瞬时输出电流I
out
计算逆变器的输出基准电压的基波分量V
ref_f
；步骤S300：将逆变器的输出基准电压的谐波分量V
ref_h
和基波分量V
ref_f
相加得到逆变器的输出基准电压V
ref
；步骤S400：根据所述逆变器的输出基准电压V
ref
，生成PWM驱动信号，控制所述逆变器的瞬时输出电压V
out
的谐波分量。2.根据权利要求1所述的逆变器谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤S100包括以下步骤：步骤S110：根据逆变器的瞬时输出电压V
out
计算逆变器的输出电压谐波分量V
out_h
；步骤S120：根据交流电网的瞬时电压V
grid
计算交流电网电压的谐波分量V
grid_h
；步骤S130：将所述交流电网电压的谐波分量V
grid_h
和逆变器的输出电压谐波分量V
out_h
相减后进行调节，得到逆变器的输出基准电压的谐波分量V
ref_h
。3.根据权利要求1所述的逆变器谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤S200包括以下步骤：步骤S210：根据逆变器的瞬时输出电压V
out
和瞬时输出电流I
out
计算逆变器在上一控制周期内输出的有功功率P
o
和无功功率Q
o
；步骤S220：计算当前控制周期内输出电压的角频率ω
o
和有效值V
rms
，计算公式为：其中，ω
r
为逆变器输出电压的额定角频率，V
r
为逆变器输出电压的额定有效值，m
ω
为逆变器输出电压的角频率下垂系数，n
v
为逆变器输出电压的有效值下垂系数，P
ref
为逆变器的基准输出有功功率，Q
ref
为逆变器的基准输出无功功率；步骤S230：根据公式计算逆变器的输出基准电压的基波分量V
ref_f
。4.根据权利要求2所述的逆变器谐波抑制方法，其特征在于，所述步骤S110包括以下步骤：步骤S111：根据逆变器的瞬时输出电压V
out
计算其基波分量V
out_f
；步骤S112：将逆变器的瞬时输出电压V
out
与所述基波分量V
out_f
相减，得到逆变器的输出电压谐波分量V
out_h
。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明智，许佳雄，
申请(专利权)人：杭州捷布科技有限公司，
类型：发明
国别省市：