[发明专利]一种逆变器电压谐波分频抑制方法

说明书

本发明提供一种逆变器电压谐波分频抑制方法，该方法用基波鲁棒下垂控制器采集逆变器输出电压v0和电流i，并对v0和i进行基波鲁棒下垂控制得到基波电压调制信号vr1；用谐波鲁棒下垂控制器采集逆变器输出电压v0和电流i，并对v0和i进行谐波鲁棒下垂控制得到谐波电压调制信号vrh；用电压调制信号叠加单元对vr1和vrh求和，得到电压调制信号vr；用逆变器输出阻抗控制单元采集逆变器输出电流i，并将电流i与比例系数Ki的乘积同电压调制信号vr间的差作为输入给PWM信号发生器的PWM波控制信号u；S5，用驱动电路接收PWM信号发生器的输出信号，并驱动逆变电路开通或关断。本发明提供的技术方案可有效合理地处理逆变器输出电压中的谐波问题，改善逆变器输出电压的波形质量。

技术领域

本发明涉及一种谐波分频抑制方法，具体讲涉及一种逆变器电压谐波分频抑制方法，属于逆变器控制技术领域。

背景技术

将直流电转换为交流电的设备的逆变器在微电网、分布式发电中有着广泛的应用。由于电力电子器件和非线性负载的存在，逆变器输出电流中含有大量的谐波成分，从而使得逆变器输出电压含有大量的谐波。谐波的存在严重影响逆变器输出电压的质量，因此对谐波抑制的研究对微电网和分布式发电电能质量的改善有着重要的意义。

图1给出了典型的逆变器结构框图。如图1所示，逆变器通过机端电压电流测量得到机端三相电压Uabc以及机端三相电流Iabc。然后送入逆变器控制系统中，得到调制信号送入PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号发生器。输出的PWM信号通过驱动电路控制三相逆变桥功率开关管的导通和关断，将电压为Udc的直流电源转变为三相交流电，输出经过LC低通滤波后接负载/或并网(并网时，接通开关KM与微电网馈线连接)。

逆变器输出电压谐波抑制方法可以分以下几种：有源电力滤波器(APF)，特定谐波消除法，谐波电压注入法。各类谐波抑制方法的基本原理如下。

(1)有源电力滤波器(APF)

有源滤波器基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值变化的谐波电流进行跟踪补偿，且补偿性不受电网阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能。该方法只能滤除谐波电流。

(2)特定谐波消除法

特定谐波消除技术是直接利用逆变器输出电压的数学模型来求解开关角，合理地选择开关时刻位置，从而有选择地消除某些较低次谐波。该方法是以控制输出基波电压分量为前提，消去PWM波形中某些主要的低次谐波的PWM控制技术。通过计算来确定各脉冲的开关时刻，即以开关角为参考变量，寻求最优的开关时刻，以实现谐波的选择性消除，降低谐波与外电路之间谐振的可能性。但是要求解非线性超越方程，计算量大，实现困难。

(3)谐波电压注入法

在基波电压调制信号上叠加一定量的h次谐波电压调制信号，从而可以抑制逆变器输出负载电压中的谐波成分。谐波部分采用下垂控制策略，设定h次谐波的额定电压为0，将谐波功率(有功或无功)乘以下垂系数后直接作为抑制h次谐波电压的控制量的幅值。这种方法有一定的谐波电压抑制效果。但由于逆变器输出阻抗参数会因制造工艺或者参数漂移等原因各有不同，使得下垂系数的选取很难与输出阻抗匹配，谐波电压的抑制效果还有待提高。