[发明专利]一种变流器开关频率控制方法和控制系统

说明书

本发明涉及一种变流器开关频率控制方法和控制系统，首先检测变流器的实际谐波含量，然后比较实际谐波含量与设定含量阈值的大小，当实际谐波含量大于设定含量阈值，且变流器是七段式控制方式时，控制提高变流器开关频率；当实际谐波含量小于或者等于设定含量阈值，且变流器的开关频率大于最低允许开关频率时，控制降低变流器开关频率。通过该控制方法能够在保证变流器能够并网稳定运行的情况下，根据并网点输出的谐波含量的变化情况，相应控制改变变流器的开关器件的工作方式和开关频率，保证变流器在全功率输出范围内，具有较小的谐波含量，实现在变流器全功率区间内的低谐波及高效率运行，提高变流器的工作效率。

技术领域

本发明涉及一种变流器开关频率控制方法和控制系统。

背景技术

随着光伏、风电等新能源技术的快速发展，其并网容量越来越大。但是，光伏、风电等新能源本身存在较大的随机性，输出功率不平稳。而光伏、风电等新能源在并网时需要通过电力电子变流器进行逆变，从而使得电力电子变流器输出功率存在较大波动。一方面会对电力电子变流器的输出功率范围有一定的要求；另一方面，也对电力电子变流器全功率区间内的工作效率和THD(谐波失真)有着较高的要求。然而，目前主流的变流方式往往采用单一开关频率，而且在进行算法设计时，并不考虑低输出功率情况下变流器的输出情况，从而导致变流器在远低于额定功率下工作时，输出波形中带有大量的谐波分量。在电网中引入大量谐波，不利于新能源的并网。对于储能系统而言，同样需要通过变流器并入电网，储能系统往往需要根据调度指令进行功率输出，可能存在输出功率较低的情况，因此，储能系统也可能存在同样的问题。

目前变流器的控制方法主要分为五段式控制方式和七段式控制方式，其中五段式控制方式可以在一定程度上减少变流器中开关器件的动作次数，降低开关器件的开关损耗，从而提高变流器的工作效率。但是由于开关动作次数较少，五段式控制方式可能会导致变流器出现谐波含量较大的问题。此外，对于电力电子变流器低输出功率段的研究较少，对控制方法与变流器谐波含量之间关系的研究也较少。而变流器在低输出功率状态下的输出情况，往往会向电网输入较大的谐波。

申请公布号为CN107834561A的中国专利申请文件中公开了一种发电系统逆变器的谐波改善方法，首先确定逆变器的额定输出功率和开关频率，然后，采集风力/光伏发电的全年运行工况，将风能/光能变化情况等效为逆变器输出功率的全年变化曲线，然后，固定逆变器的开关频率为额定运行状态下的相应的开关频率，使逆变器输出功率线性增长，得到总谐波畸变随逆变器输出功率的增长而减小的曲线，即THD变化曲线，接着将逆变器输出功率的全年变化曲线分为n个功率等级区间，制定逆变器开关频率随功率变化的控制规则，最后根据以上n个功率等级区间及其对应的开关频率，得到全年风速/光能不断变化情况下即逆变器不同输出功率下逆变器的开关频率，并将该开关频率应用于逆变器的调制控制中，实现谐波改善。虽然该方法能够实现谐波改善的作用，但是，该方法的实施需要采集风力/光伏发电的全年运行工况，并将风能/光能变化情况等效为逆变器输出功率的全年变化曲线，数据比较难以获取，且全年运行数据比较庞大，数据处理过程比较繁琐，控制设备的负担较重。而且，该方法实施步骤较多，实施过程比较繁琐，也无法实现谐波含量与工作效率之间的协调。

发明内容

本发明的目的是提供一种变流器开关频率控制方法和控制系统，用以解决现有的变流器中的谐波改善方法过程比较繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

一种变流器开关频率控制方法，包括以下步骤：

(1)检测变流器的实际谐波含量；

(2)比较实际谐波含量与设定含量阈值的大小，当实际谐波含量大于设定含量阈值时，判断变流器是否是七段式控制方式，如果是，则控制提高变流器开关频率；当实际谐波含量小于或者等于设定含量阈值时，判断变流器的开关频率与最低允许开关频率的大小关系，当变流器的开关频率大于最低允许开关频率时，控制降低变流器开关频率。