[發明專利]一種變流器開關頻率控制方法和控制系統

有效

• 申請號: 201811119912.5
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN110943602B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 鄧超然;李瑞生;郭寶甫;王衛星;徐軍;王鵬;田盈;謝青松;苑軍軍;張鵬;岳帥;王小凱;陳玉璽;李亞輝;王法寧
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;國家電網有限公司;國網河南省電力公司電力科學研究院;許昌許繼軟件技術有限公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 符亞飛

本發明涉及一種變流器開關頻率控制方法和控制系統，首先檢測變流器的實際諧波含量，然后比較實際諧波含量與設定含量閾值的大小，當實際諧波含量大于設定含量閾值，且變流器是七段式控制方式時，控制提高變流器開關頻率；當實際諧波含量小于或者等于設定含量閾值，且變流器的開關頻率大于最低允許開關頻率時，控制降低變流器開關頻率。通過該控制方法能夠在保證變流器能夠并網穩定運行的情況下，根據并網點輸出的諧波含量的變化情況，相應控制改變變流器的開關器件的工作方式和開關頻率，保證變流器在全功率輸出范圍內，具有較小的諧波含量，實現在變流器全功率區間內的低諧波及高效率運行，提高變流器的工作效率。

技術領域

本發明涉及一種變流器開關頻率控制方法和控制系統。

背景技術

隨著光伏、風電等新能源技術的快速發展，其并網容量越來越大。但是，光伏、風電等新能源本身存在較大的隨機性，輸出功率不平穩。而光伏、風電等新能源在并網時需要通過電力電子變流器進行逆變，從而使得電力電子變流器輸出功率存在較大波動。一方面會對電力電子變流器的輸出功率范圍有一定的要求；另一方面，也對電力電子變流器全功率區間內的工作效率和THD(諧波失真)有著較高的要求。然而，目前主流的變流方式往往采用單一開關頻率，而且在進行算法設計時，并不考慮低輸出功率情況下變流器的輸出情況，從而導致變流器在遠低于額定功率下工作時，輸出波形中帶有大量的諧波分量。在電網中引入大量諧波，不利于新能源的并網。對于儲能系統而言，同樣需要通過變流器并入電網，儲能系統往往需要根據調度指令進行功率輸出，可能存在輸出功率較低的情況，因此，儲能系統也可能存在同樣的問題。

目前變流器的控制方法主要分為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減少變流器中開關器件的動作次數，降低開關器件的開關損耗，從而提高變流器的工作效率。但是由于開關動作次數較少，五段式控制方式可能會導致變流器出現諧波含量較大的問題。此外，對于電力電子變流器低輸出功率段的研究較少，對控制方法與變流器諧波含量之間關系的研究也較少。而變流器在低輸出功率狀態下的輸出情況，往往會向電網輸入較大的諧波。

申請公布號為CN107834561A的中國專利申請文件中公開了一種發電系統逆變器的諧波改善方法，首先確定逆變器的額定輸出功率和開關頻率，然后，采集風力/光伏發電的全年運行工況，將風能/光能變化情況等效為逆變器輸出功率的全年變化曲線，然后，固定逆變器的開關頻率為額定運行狀態下的相應的開關頻率，使逆變器輸出功率線性增長，得到總諧波畸變隨逆變器輸出功率的增長而減小的曲線，即THD變化曲線，接著將逆變器輸出功率的全年變化曲線分為n個功率等級區間，制定逆變器開關頻率隨功率變化的控制規則，最后根據以上n個功率等級區間及其對應的開關頻率，得到全年風速/光能不斷變化情況下即逆變器不同輸出功率下逆變器的開關頻率，并將該開關頻率應用于逆變器的調制控制中，實現諧波改善。雖然該方法能夠實現諧波改善的作用，但是，該方法的實施需要采集風力/光伏發電的全年運行工況，并將風能/光能變化情況等效為逆變器輸出功率的全年變化曲線，數據比較難以獲取，且全年運行數據比較龐大，數據處理過程比較繁瑣，控制設備的負擔較重。而且，該方法實施步驟較多，實施過程比較繁瑣，也無法實現諧波含量與工作效率之間的協調。

發明內容

本發明的目的是提供一種變流器開關頻率控制方法和控制系統，用以解決現有的變流器中的諧波改善方法過程比較繁瑣的問題。

為實現上述目的，本發明包括以下技術方案。

一種變流器開關頻率控制方法，包括以下步驟：

(1)檢測變流器的實際諧波含量；

(2)比較實際諧波含量與設定含量閾值的大小，當實際諧波含量大于設定含量閾值時，判斷變流器是否是七段式控制方式，如果是，則控制提高變流器開關頻率；當實際諧波含量小于或者等于設定含量閾值時，判斷變流器的開關頻率與最低允許開關頻率的大小關系，當變流器的開關頻率大于最低允許開關頻率時，控制降低變流器開關頻率。