逆变器输出电压谐波抑制方法及装置与流程

本发明涉及逆变器，特别地涉及一种逆变器输出电压谐波抑制方法及装置。

背景技术：

1、逆变器是将直流电转换为交流电的装置，单相、三相逆变电源在微电网、分布式发电系统和列车辅助供电系统中广泛应用。当逆变电源输出端接非线性负载时，负载引起逆变器输出电流中含有大量的谐波成分，从而使得逆变器负载侧输出电压含有大量的谐波，导致逆变器负载侧输出电压质量急剧下降。除此之外逆变器开关死区等非线性电压亦会产生丰富谐波电压成分。电压总谐波失真(total harmonic distortion，thd)指标是逆变电源输出电压质量评价标准，通常要求逆变电源输出电压thd<5％。因此逆变电源输出电压的谐波抑制对提高微电网和列车供电系统电能质量有非常重要的意义。

2、逆变器输出电压谐波抑制方法可分为软件和硬件两类。硬件优化策略通常包括优化死区时间、合理设计lc滤波器或lcl滤波器、采用有源电力滤波器(apf)装置等。受制于开关器件本身特性，死区时间减小幅度有限，且对负载引入的谐波电压无优化作用；合理匹配lc滤波参数可以提高逆变器输出电压质量，但是体积和重量限制了参数的可选择范围；有源电力滤波器(apf)具备较好的谐波抑制效果，适合微电网环境中，但是需要增加额外的硬件成本。软件策略主要是特定谐波消除技术，基本原理是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。该方法需要求解非线性超越方程，计算量大，实现困难。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种逆变器输出电压谐波抑制方法及装置，能够简单、有效地对负载引入的谐波进行抑制，从而提高逆变器输出电压的质量。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明实施例提供了一种逆变器输出电压谐波抑制方法，所述方法包括：

4、实时采集所述逆变器输出电压；

5、基于所述逆变器输出电压和预先设置的目标电压，获得基波调制信号；

6、基于所述逆变器输出电压，获得谐波补偿调制信号；

7、基于所述基波调制信号和所述谐波补偿调制信号，获得经过谐波抑制后的逆变器输出电压。

8、优选地，所述基于所述逆变器输出电压和预先设置的目标电压，获得基波调制信号，包括：

9、对所述逆变器输出电压和预先设置的目标电压进行电压幅值闭环控制或电压电流双闭环控制或下垂控制，获得所述基波调制信号。

10、优选地，所述基于所述逆变器输出电压，获得谐波补偿调制信号，包括：

11、对所述逆变器输出电压进行求导运算，获得电容电流；

12、对所述电容电流进行带通滤波处理，获得过滤掉h次谐波分量的电容电流；其中，所述h次谐波分量为需要抑制的谐波分量；

13、计算所述过滤掉h次谐波分量的电容电流与预先设置的虚拟电阻的乘积，获得所述谐波补偿调制信号。

14、优选地，所述对所述电容电流进行带通滤波处理，获得过滤掉h次谐波分量的电容电流，包括：

15、采用带通滤波器对所述电容电流进行带通滤波处理，获得过滤掉h次谐波分量的电容电流；其中，所述带通滤波器的传递函数为：

16、

17、其中，krh为增益系数；s为拉普拉斯变换复参变量；kch为带宽系数；hω0为滤波角频率；h为需要抑制的谐波分量的次数。

18、优选地，当需要抑制的谐波分量有多个时，所述基于所述逆变器输出电压，获得谐波补偿调制信号，包括：

19、对所述逆变器输出电压进行求导运算，获得电容电流；

20、针对每个需要抑制的谐波分量，执行以下操作，获得多个需要抑制的谐波分量的补偿量：

21、对所述电容电流进行带通滤波处理，获得过滤掉该次谐波分量的电容电流；

22、计算所述过滤掉该次谐波分量的电容电流与针对该次谐波分量预先设置的虚拟电阻的乘积，获得该次谐波分量的补偿量；

23、对所述多个需要抑制的谐波分量的补偿量进行叠加处理，获得所述谐波补偿调制信号。

24、优选地，所述逆变器包括：开关器件、逆变桥、输出滤波电感和输出滤波电容；所述基于所述基波调制信号和所述谐波补偿调制信号，获得经过谐波抑制后的逆变器输出电压，包括：

25、对所述基波调制信号和所述谐波补偿调制信号进行叠加处理，获得pwm调制信号；

26、基于所述pwm调制信号，生成开关器件驱动信号，以使所述开关器件在所述开关器件驱动信号的控制下，对直流电压进行逆变，获得所述逆变桥的输出电压；其中，所述开关器件驱动信号用于驱动所述开关器件执行开启或关闭的动作；

27、将所述逆变桥的输出电压作用于所述输出滤波电感和所述输出滤波电容上，获得所述经过谐波抑制后的逆变器输出电压。

28、优选地，所述逆变器为单相逆变器或三相逆变器。

29、第二方面，本发明实施例提供了一种逆变器输出电压谐波抑制装置，所述装置包括：

30、采集单元，用于实时采集所述逆变器输出电压；

31、基波调制信号获取单元，用于基于所述逆变器输出电压和预先设置的目标电压，获得基波调制信号；

32、谐波补偿调制信号获取单元，用于基于所述逆变器输出电压，获得谐波补偿调制信号；

33、谐波抑制单元，用于基于所述基波调制信号和所述谐波补偿调制信号，获得经过谐波抑制后的逆变器输出电压。

34、第三方面，本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上述实施例中任一项所述的逆变器输出电压谐波抑制方法。

35、第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如上述实施例中任一项所述的逆变器输出电压谐波抑制方法。

36、本发明实施例提供的一种逆变器输出电压谐波抑制方法、装置、存储介质及电子设备，通过实时采集所述逆变器输出电压，基于该逆变器输出电压和预先设置的目标电压，获得基波调制信号，并基于该逆变器输出电压，获得谐波补偿调制信号，然后基于基波调制信号和谐波补偿调制信号，获得经过谐波抑制后的逆变器输出电压，使得对由负载引入的谐波的抑制不需要额外增加硬件，也不需要进行复杂的计算即可实现，即，本发明实施例提供的题述方案，能够简单、有效地对负载引入的谐波进行抑制，从而提高逆变器输出电压的质量。

技术特征：

1.一种逆变器输出电压谐波抑制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的逆变器输出电压谐波抑制方法，其特征在于，所述基于所述逆变器输出电压和预先设置的目标电压，获得基波调制信号，包括：

3.根据权利要求1所述的逆变器输出电压谐波抑制方法，其特征在于，所述基于所述逆变器输出电压，获得谐波补偿调制信号，包括：

4.根据权利要求3所述的逆变器输出电压谐波抑制方法，其特征在于，所述对所述电容电流进行带通滤波处理，获得过滤掉h次谐波分量的电容电流，包括：

5.根据权利要求1所述的逆变器输出电压谐波抑制方法，其特征在于，当需要抑制的谐波分量有多个时，所述基于所述逆变器输出电压，获得谐波补偿调制信号，包括：

6.根据权利要求1所述的逆变器输出电压谐波抑制方法，其特征在于，所述逆变器包括：开关器件、逆变桥、输出滤波电感和输出滤波电容；所述基于所述基波调制信号和所述谐波补偿调制信号，获得经过谐波抑制后的逆变器输出电压，包括：

7.根据权利要求1所述的逆变器输出电压谐波抑制方法，其特征在于，所述逆变器为单相逆变器或三相逆变器。

8.一种逆变器输出电压谐波抑制装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，其特征在于，所述程序代码被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的逆变器输出电压谐波抑制方法。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的逆变器输出电压谐波抑制方法。

技术总结
本发明提供了一种逆变器输出电压谐波抑制方法及装置，涉及逆变器技术领域，所述方法包括：实时采集所述逆变器输出电压；基于所述逆变器输出电压和预先设置的目标电压，获得基波调制信号；基于所述逆变器输出电压，获得谐波补偿调制信号；基于所述基波调制信号和所述谐波补偿调制信号，获得经过谐波抑制后的逆变器输出电压。本发明提供的技术方案，能够简单、有效地对负载引入的谐波进行抑制，从而提高逆变器输出电压的质量。

技术研发人员：李炳璋,甘韦韦,郭维,赵清良,曾明高,侯招文,袁芳,丁磊磊,何乔,夏钰泉,羊利芬,杜超,林超勇,彭学标,黄炎培,陈涛,李昊
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15