一种逆变器lcl滤波器的谐波影响抑制方法及装置的制造方法_3

文档序号:9930663阅读:来源:国知局
为品质因数,Q G (〇, 1) ;G。(s)为电流误差调节 器,在本发明实施例中,可采用PI控制器实现;k_为PWM比例增益,k_= 1^。/1]。"1,1^为直 流母线电压,1]。"为调制波幅值;kTS电流反馈比例系数;1!_和《L为增益前后逆变器电压, ?、4为逆变器电流和并网电流给定值,uu、&为电感电压值。在本发明实施例中,假定电 网电压三相波形对称,且没有畸变,进而忽略电网电压畸变对电流的影响。
[0072] 通过该电流带通滤波器模型电流带通滤波器反馈至调制波的有源阻尼方案对谐 振频率处增加阻尼作用,可以使得谐振峰能够被有效抑制,从而增强系统运行的稳定性。然 而当电网阻抗变化时,LCL滤波器的网侧电感1^等于于叠加了电网阻抗,滤波器的谐振频 率将会因此发生变化,带通滤波器的谐振频率扁移。此时需要实时监测电网阻抗,动态 计算LCL谐振点,将谐振点放大倍数增益衰减,以此实现对电网阻抗自适应的LCL滤波器控 制,可以使得谐振峰能够被有效抑制,从而增强系统运行的稳定性。
[0073] 本发明实施例还提供一种逆变器LCL滤波器的谐波影响抑制装置,如图6所示,该 谐波影响抑制装置包括:非特征次谐波复数滤波器模型建立单元1、非特征次谐波电压生 成单元2、非特征次谐波电流生成单元3、电阻分量及电抗分量计算单元4、谐振频率计算单 元5、谐振角频率计算单元6及电流带通滤波器模型建立单元7。
[0074] 上述的非特征次谐波复数滤波器模型建立单元1用于建立非特征次谐波复数滤 波器模型。在实际应用中,系统中的电网均不是理想电网,不同条件下线路中都存在不同的 电网线路阻抗,而此时电网可以等效成电感和电网串联的模型,如图2所示。而变流器网侧 滤波器常采用LCL滤波器,逆变器网侧电感除了包含自身的电感L 21,还包括电网线路电感 L22,由于不同条件下线路阻抗常常是不同的,这就需要对线路阻抗进行检测,明确系统线路 的L 22,才可以找到准确的LCL滤波器的谐振点,进而进行有效的有源阻尼控制。
[0075] 因此,在本发明实施例中,提出基于复数滤波器和非特征次谐波检测电网阻抗的 方法。采用复数滤波器提取电压和电流中非特征次谐波分量,能够实现电压和电流中非特 征次谐波分量与基波及其特征次谐波分量的解耦提取,检测的电网阻抗也更加准确。本发 明实施例中建立的复数滤波器模型如图3所示,该复数滤波器模型可由公式(1)表示:
[0077] 其中,Ua{!为电网电压Uab。变化到a 0坐标轴的分量,%、%、£益分别为电网 基波正、负序电压和非特征次谐波电压在a 0坐标轴的分量,w。为电网电压基波角频率,w。 为基波滤波器截止角频率,Wh。为非特征次谐波滤波器截止角频率。
[0078] 需要说明的是,图3中及上述公式(1)所表示的是将电网电压Uab。输入到复数滤 波器模型生成a 0坐标下的非特征次谐波电压的过程,可通过上述的非特征次谐波电 压生成单元2实现。当将电网电流Iab。输入上述的复数滤波器模型中时,该复数滤波器模 型可用公式(2)表示:
[0080] 其中,Ia{!为电网电流Iab/变化到a 0坐标轴的分量,碡为非特征次谐波电压在 a 0坐标轴的分量,即为上述的Ig(hx),w。为电网电压基波角频率,w。为基波滤波器截止角 频率,Wh。为非特征次谐波滤波器截止角频率。
[0081] 通过上述的公式(2),将电网电流Iab。输入复数滤波器模型,即可生成电网电流 I ab。在a 0坐标下的非特征次谐波电流德,可通过上述的非特征次谐波电流生成单元3来 实现。
[0082] 基于上述的复数滤波器模型,生成非特征次谐波电压及非特征次谐波电流端 后,可通过上述的电阻分量及电抗分量计算单元4,根据非特征次谐波电压及非特征次 谐波电流计算电网线路的电阻分量R g GO及电抗分量Lg (hx)。
[0083] 采用非特征次谐波代替特征次谐波检测电网阻抗,可以排除电网背景电压特征次 谐波分量与注入谐波分量的相互影响,更利于电网阻抗的准确检测,其原理如图4所示。图 4中,U g(hx)、Ig(hx)为分布式电源输出端口电压和电流中h x次非特征谐波分量(此处对应 基波频率为25Hz),Rg(hx)、L g(hx)为电网电阻和电抗分量。通过检测逆变器输出端口电压 和电流中非特征次谐波的Ug(hx)、Ig(hx)在a 0坐标轴的分量% i* $实现对电 网阻抗的计算。其中,Ug(hx)即上述的非特征次谐波电压Ig(h x)即上述的非特征次谐 波电流
[0084] 具体地,上述的电阻分量及电抗分量计算单元4用于将非特征次谐波电压及 非特征次谐波电流A代入下述公式(3),即可计算电阻分量R g(hx)及电抗分量Lg(hx):
[0086] 其中,分别为非特征次谐波电压在a、0坐标轴的分量;$、◎分 别为非特征次谐波电流4$在a、P坐标轴的分量;whx为非特征次谐波角频率,可以根据实 际需要进行取值,例如:取whx= 25Hz,但本发明并不限于此。
[0087] 在电阻分量及电抗分量计算单元4计算获得电阻分量Rg(hx)及电抗分量L g(hx) 后,可由上述的谐振频率计算单元5,根据该电抗分量Lg(h x)计算逆变器LCL滤波器的谐振 频率f;。具体地,谐振频率计算单元5是通过以下的公式(4)计算该谐振频率f;:
(4),
[0089] 其中,Q为逆变器侧电感,L2= L21+L22, L21为电网侧电感,L22为电网线路电感,L22 =Lg(hx) ;Cf为滤波电容,可通过常用的检测仪器测量获得。
[0090] 进一步地,上述的谐振角频率计算单元6将计算出的谐振频率f;代入以下公式 (5)即可计算逆变器LCL滤波器的谐振角频率
[0091] 〇r= 2 Jr f r (5)〇
[0092] 在计算出逆变器LCL滤波器的谐振角频率后,上述的电流带通滤波器模型建 立单元7,根据该谐振角频率cojt立电流带通滤波器模型,如图5所示,该电流带通滤波器 模型的传递函数为:
[0094] 其中
Q为品质因数,Q G (〇, 1) ;G。(s)为电流误差调节 器,在本发明实施例中,可采用PI控制器实现;k_为PWM比例增益,k_= 1^。/1]。"1,1^为直 流母线电压,1]。"为调制波幅值;kTS电流反馈比例系数;uinv和为增益前后逆变器电压, 为逆变器电流和并网电流给定值,Uu、Uu为电感电压值。在本发明实施例中,假定电 网电压三相波形对称,且没有畸变,进而忽略电网电压畸变对电流的影响。
[0095] 通过该电流带通滤波器模型电流带通滤波器反馈至调制波的有源阻尼方案对谐 振频率处增加阻尼作用,可以使得谐振峰能够被有效抑制,从而增强系统运行的稳定性。然 而当电网阻抗变化时,LCL滤波器的网侧电感1^等于于叠加了电网阻抗,滤波器的谐振频 率将会因此发生变化,带通滤波器的谐振频率扁移。此时需要实时监测电网阻抗,动态 计算LCL谐振点,将谐振点放大倍数增益衰减,以此实现对电网阻抗自适应的LCL滤波器控 制,可以使得谐振峰能够被有效抑制,从而增强系统运行的稳定性。
[0096] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通 过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,比如 R0M/RAM、磁碟、光盘等。
[0097] 以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保 护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本 发明的保护范围
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