[发明专利]抑制并网逆变器电网背景谐波的方法、装置及控制系统

说明书

本发明公开了一种抑制并网逆变器电网背景谐波的方法、装置及控制系统，应用于并网逆变器控制系统，该发明由并网点电压采样值获得并网点电压d轴、q轴6次和12次谐波分量相位补偿后的值；然后由并网点电压采样值、逆变器侧电流采样值和并网点电压相位获得逆变器电压d、q轴调节值；再通过并网点电压相位以及直流母线电压采样值、并网点电压d轴、q轴6次和12次谐波分量相位补偿后的值、逆变器电压d、q轴调节值获得逆变器脉宽调制信号；最后根据逆变器脉宽调制信号控制电机的运行，抑制并网逆变器电网背景谐波。通过本发明可以有效抑制电网背景谐波中占主要成分的5、7、11、13次谐波，提升网侧电流质量，增强系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及并网逆变器控制技术领域，特别是涉及一种抑制并网逆变器电网背景谐波的方法、装置及控制系统。

背景技术

基于脉宽调制(pulse width modulation，PWM)电压型并网逆变器具有功率因数可调，在减少对电网污染的同时可实现能量的双向流动。作为发(用)电系统与电网之间的桥梁，广泛应用于交流传动、新能源发电、有源滤波器、不间断电源等领域。

目前并网逆变器的控制策略一般假定电网为理想正弦电压，采用电网电压定向矢量控制方式以获得良好的输入输出特性。然而实际的电网背景谐波通常是由各种整流负荷造成的，以5、7、11、13、…、6k±1次谐波为主，导致电网体现谐波畸变的非理想特性。然而电网背景谐波会在系统的并网点产生谐波电流，与电网阻抗交互作用，可能导致电网谐波放大，严重影响并网电流质量，甚至引发系统不稳定，造成发电与用电设备损毁。

现有技术中，并网逆变器为了抑制电网背景谐波的影响，从有源抑制角度考虑，主要有电网电压比例前馈控制和比例谐振控制两种控制策略，其中，电网电压比例前馈控制策略可有效增大系统输出阻抗，减小电网背景谐波对并网电流的影响，但在弱电网情景下，电网电压比例前馈控制和电流控制之间的耦合将降低系统的幅值稳定裕度和相位稳定裕度；而比例谐振控制策略是通过增大电网背景谐波处的增益，抑制电网背景谐波对并网电流的影响，但当电网背景谐波频率较高时，比例谐振控制器会减小系统的相角裕度，进而引发不稳定问题。但是在实际的数字控制系统中，由于存在采样与计算延时导致系统稳定裕度进一步降低，因此，上述两种有源抑制方法无法完全消除电网背景谐波的影响，甚至可能导致系统无法稳定运行，影响并网电流质量。

发明内容

本发明的目的在于提出一种抑制并网逆变器电网背景谐波的方法、装置及控制系统，以解决现有技术中采用的有源抑制方法无法完全消除电网背景谐波的影响，甚至可能导致系统无法稳定运行，影响并网电流质量的问题。

为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种抑制并网逆变器电网背景谐波的方法，应用于并网逆变器控制系统，所述并网逆变器控制系统包括：前置滤波锁相环、巴特沃斯带通滤波器、延时补偿器、电流旋转变换器、直流母线电压调节器、d轴电流调节器、q轴电流调节器、期望电压综合器以及电压空间矢量调节器，所述方法包括：

获取逆变器侧电流采样值、并网点电压采样值以及直流母线电压采样值；

基于所述前置滤波锁相环、所述巴特沃斯带通滤波器和所述延时补偿器，由所述并网点电压采样值获得并网点电压d轴6次和12次谐波分量和并网点电压q轴6次和12次谐波分量相位补偿后的值；

基于所述电流旋转变换器、所述直流母线电压调节器、所述d轴电流调节器和所述q轴电流调节器，由所述并网点电压采样值、所述逆变器侧电流采样值和所述并网点电压相位获得逆变器电压d轴调节值和逆变器电压q轴调节值；

基于所述期望电压综合器和所述电压空间矢量调制模块，由所述并网点电压相位以及所述直流母线电压采样值、所述并网点电压d轴6次和12次谐波分量相位补偿后的值、所述并网点电压q轴6次和12次谐波分量相位补偿后的值、所述逆变器电压d轴调节值以及所述逆变器电压q轴调节值获得逆变器脉宽调制信号；