[发明专利]一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于存在直流偏置的畸变电网的谐波检测方法。

背景技术

近年来，作为集中式发电的有效补充，分布式发电技术及其系统已日趋成熟。随着单 位千瓦电能生产价格的不断下降，分布式发电正得到越来越广泛的应用。同时，谐波及其 引起的谐振问题受到越来越多的人关注。分布式能源发电采用的并网逆变器属于电力电子 设备，现如今越来越多电力电子设备的应用，会对配电网注入大量谐波，造成了日益严重 的谐波污染。相比于传统电网，微网和主动配电网系统的谐波现象呈现出新的特点。

为解决逆变器并网带来的谐波问题，需要在并网逆变器与电网之间加设滤波装置。传 统的LCL滤波器对于高频谐波电流表现出很大阻抗，但对于某些特定频次的谐波表现的阻 抗很小，这些特定频次的谐波电流不但不会被抑制，反而会被LCL滤波器放大。传统无源 阻尼方法，如在LCL滤波器电容支路串联阻尼电阻，增加了滤波器在谐振频率处的阻尼。 但引入的无源阻尼电阻带来了额外损耗，引起变换器发热。近年来，相关学者提出有源阻 尼的方法，通过控制算法来增加系统的阻尼，电路中不增加耗能元件，不存在阻尼损耗问 题。

谐波检测是有源阻尼应用中非常重要的一环，在畸变电网下，谐波检测的精度直接影 响有源阻尼器的作用效果。目前对广义谐波电流的检测方法都是以瞬时无功理论为基础， 但由于多个滤波器的引入，会引起相位滞后的问题，且瞬时功率理论检测谐波在实际应用 中存在无法限幅及带宽过宽等现实问题。因而选择性补偿策略更为适宜。

选择性补偿策略是相对于全补偿策略而言的。实际应用的有源滤波器或有源阻尼器通 常采用选择性补偿策略，原因如下：(1)有源滤波器或有源阻尼器作为一种有源装置，其 带宽是有限的。随着谐波次数的提高，性能随之下降。通过大量的实践证明，对于20次以 上的谐波在实际配电网中含量是很少的，一般不予以考虑。(2)采用全补偿策略的有源滤 波器无法准确对发出电流的成分限幅，它只能将电流参考的最大值进行限制，造成新的谐 波的引入。而选择性补偿策略可以精确对无功及各次谐波电流的有效值进行限幅，同时不 引入新的谐波成分。(3)实际配电网存在一些固有谐振点，有源阻尼器可以通过选择性在 系统固有谐振点处增加等效阻尼，增强系统稳定性。

有源阻尼器要实现选择性阻尼的功能，就需要进行敏感次谐波单独提取。在电网畸变 情况，由于地磁干扰或电网故障等的原因，电网中会出现直流偏置，这就要求谐波检测装 置在直流偏置情况下仍然可以实现高精度检测。

发明内容

本发明是为了解决现有的在电网畸变情况，由于地磁干扰或电网故障等的原因，电网 中会出现直流偏置，导致谐波检测装置在直流偏置情况下检测精度低的问题。现提供一种 用于克服电网直流偏置的谐波检测方法。

一种用于克服电网直流偏置谐波检测方法，它包括以下步骤：

步骤一、根据电网系统中所有元件和设备的谐波特性建立网络模型，根据网络模型确 定电网中易发生谐振的位置，与谐振敏感元件位置，取该位置处电压信号为v_in，采用多三 阶广义积分系统检测电网中的各次谐波；

步骤二、将步骤一中的谐振敏感元件位置处的电压信号v_in作为输入信号v_in与各次谐波作差，作差后的信号和频率锁定环节输出信号的基波角频率ω_o作为三阶广义积分频率自适应环节的输入信号，三阶广义积分频率自适应环节的输出信号分别为v₁(t)、v₂(t)、v₃(t)和实际输出的偏差信号e(t)；

步骤三、将e(t)-v₃(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值e的输入信号，将 v₂(t)-v₃(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值v_q的输入信号，通过三阶广义积分 频率自适应环节获得系统输出信号的基波角频率ω_o，从而消除了直流偏置对基波角频率ω_o的影响，实现基波角频率稳定输出，将基波角频率ω_o乘上n，得到n次谐波频率nω_o，其 中n为总谐波次数；