[發明專利]一種并聯電流源逆變器并網電流特定諧波控制的方法

有效

• 申請號: 201810368825.7
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108448581B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 何晉偉;李強
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開了并聯電流源逆變器并網電流特定諧波控制的方法，對電網電壓特定諧波在網側引起的諧波電流進行控制，使網側電流特定諧波降到最低，從而降低并網電流總諧波畸變率，提高并網電流的質量。其方法為：第一，對PWM波形附加約束條件。對該波形進行傅里葉級數展開，建立方程組，按特定諧波的幅值和相角計算出PWM波開關角度的二維表。第二，構建虛擬阻抗模型，確定虛擬阻抗參數。第三實時檢測電網電流特定諧波，計算單位參考PWM波應該含特定諧波的幅值和相角，再通過查表找到對應開關角度。這種控制策略考慮到了電網電壓畸變對網側電流諧波的影響，能夠有效的降低網側特定電流諧波。

技術領域

本發明涉電流源并網逆變領域，具體涉及一種基于直接PWM和虛擬阻抗的并聯電流源光伏逆變器并網電流特定諧波控制的方法。

背景技術

目前光伏并網技術已經得到廣泛應用，并網逆變器的輸出電能質量也受到越來越多的重視，并且國家出臺的相關標準對逆變器的輸出電流諧波做出了明確的要求。為了降低并網逆變器的輸出電流諧波，一般是盡量減小逆變橋低次諧波輸出，并在逆變器的交流側接入濾波電路對逆變器的輸出電流進行濾波，來減小輸出電流諧波含量。但當逆變器接入的本地電網質量較差時，以上兩種方式會存在一定的不足。

發明內容

為克服正弦脈寬調制和特定諧波消除法的不足，達到逆變器并網電流特定諧波消除效果，本發明提供了一種并聯電流源逆變器并網電流特定諧波控制的方法，本發明提出了直接PWM控制的虛擬阻抗特定諧波控制法(以下簡稱VI-SHC)，VI-SHC調制不同于傳統的波形調制技術，它是一種直接PWM控制結合虛擬阻抗的方法。與正弦脈寬調制技術相比，VI-SHC調制具有開關頻率低、開關損耗小和波形質量高等特點。若傳統調制方法要達到同時消除兩個諧波的效果，其開關頻率不低于5kHz，而本發明采用的半周期13脈沖PWM波，實際開關頻率為650Hz，等效開關頻率為1300Hz。VI-SHC與特定諧波消除法(SHE)相比，VI-SHC考慮到電網電壓畸變對并網電流諧波的影響，使并網電流的質量更加優秀。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于直接PWM和虛擬阻抗的并聯電流源光伏逆變器并網電流特定諧波控制的方法，其特征在于以下步驟：

(1)確定PWM波形約束條件，為降低開關頻率并達到諧波控制的目的，該波形滿足以下三個約束：

a.一個周期內半波對稱；

b.半周期內前1/6周期和后1/6周期互補；

c.在每半個周期內中間1/6周期不進行調制。

(2)將單位PWM波(幅值為1)Sp傅里葉級數展開，n為半周期脈沖數，M_h為h次諧波幅值，為h次諧波相角。

其中a₀＝0，

一號逆變橋用于控制5次諧波，二號逆變橋用于控制7次諧波，即一號逆變橋的輸出電流含5次諧波，7次諧波為零，并將11次諧波、13次諧波、...優化至最小。同理二號逆變橋的輸出電流含7次諧波，5次諧波為零，并將11次諧波、13次諧波、...優化至最小。分別按5、7次諧波一定范圍的幅值和相角計算出單位PWM波各開關角度，得到兩張二維表。

(3)構建虛擬阻抗模型，確定虛擬阻抗參數。

式中Z_Dh為濾波電容及電阻等效阻抗；Cs為濾波電容；Rc為電容阻尼電阻；j為虛部單位；w為基波角速度；h為諧波次數；為逆變橋輸出h次諧波電流；為逆變橋輸出電流在h次諧波下的等效電壓；