[發明專利]一種逆變器諧波補償方法及其控制裝置

有效

• 申請號: 201911151514.6
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110719043B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 易小強;呂學瑜;李忠毅
• 申請（專利權）人: 深圳國能電氣有限公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M1/12
• 代理公司: 深圳市善思知識產權代理事務所(普通合伙) 44383
• 代理人: 張菊

1.一種逆變器諧波補償方法，其特征在于，包含如下步驟：

A、利用采樣電路檢測跟蹤目標的頻率，如果跟蹤目標的頻率變化小于設定的閾值，則進行諧波補償；否則退出諧波補償，并將控制量緩慢清除；

B、利用采樣電路檢測輸出電壓或輸出電流的過零點，或者根據控制電路設定的頻率獲取過零點；

C、根據步驟B所述的過零點和當前MCU的中斷頻率，計算一個周波的數據點，如果數據點不為整數，則微調MCU的中斷頻率、采樣頻率、逆變電路的開關周期，保證數據點為整數；

D、使用步驟C所述的調整后的采樣頻率記錄一個周波的輸出電壓或輸出電流；

E、根據步驟D記錄的輸出電壓及輸出電流數據，使用傅立葉級數計算所需諧波的實部與虛部，并轉換成諧波幅值與角度；

F、將步驟E計算到的諧波幅值與角度，輸入到控制電路的調節器，最終計算出對應諧波下逆變電路的功率開關器件的導通時間；

G、重復步驟E、步驟F，計算多次諧波下逆變電路的功率開關器件的導通時間，將所有的導通時間求和，即可得到最終的導通時間；

H、計算得出步驟G所述的導通時間控制信號，經驅動電路功率放大后對逆變電路功率開關器件的開通與關斷進行控制，實現輸出諧波的補償。

2.根據權利要求1所述的一種逆變器諧波補償方法，其特征在于，所述步驟D中，記錄一個周波的輸出電壓或輸出電流，采用一個先入先出的緩存，每個采樣頻率記錄一個數據，并且把舊的數據剔除。

3.根據權利要求1所述的一種逆變器諧波補償方法，其特征在于，所述步驟E中，傅立葉級數的公式如下：

將諧波實部、虛部轉換成角度的公式如下：

其中，x為一個周波的電壓數據或電流數據，N為一個周波的數據點數，k為需要計算的諧波次數，n為0～N的整數。

4.根據權利要求1所述的一種逆變器諧波補償方法，其特征在于，所述步驟F中，調節器計算還包含如下步驟：

F.1、將步驟E計算得到的諧波幅值，符號取反，作為誤差值輸入到積分器中，經過積分器計算，得到對應k次諧波頻率下的有功控制量C_Re(k)、無功控制量C_Im(k)，積分器的公式如下：

C_Re(k)＝∫Hi*(-Re(k))

C_Im(k)＝∫Hi*(-Im(k))

其中，Hi為積分系數，Re(k)、Im(k)為步驟E計算得到的k次諧波實部與虛部；

F.2、將k次諧波頻率下的控制量有功控制量C_Re(k)、無功控制量C_Im(k)轉換到基波頻率下的控制量C_b(k)；

F.3、將C_b(k)乘以步驟C計算到的逆變電路的開關周期，即可得到逆變電路功率開關器件的導通時間。

5.根據權利要求4所述的一種逆變器諧波補償方法，其特征在于，所述步驟F.2還包含如下步驟：

F.2.1、根據步驟C調整的中斷頻率，計算k次諧波的角度步長，具體計算公式如下：

其中Δθ(k)為對應k次諧波的角度步長，f_int為經調整過的中斷頻率；

F.2.2、計算控制量C_b(k)的轉換角度，具體公式如下：

θ(k)＝Δθ(k)+θ₀(k)+θ_c(k)

其中，Δθ(k)為對應k次諧波的角度步長，θ₀(k)為步驟E計算到的k次諧波角度，θ_c(k)為補償角，目的是提高系統的穩定性及補償控制延時；

F.2.3、計算基波下的控制量C_b(k)，具體公式如下：

C_b(k)＝C_Re(k)*cos(θ(k))+C_Im(k)*sin(θ(k))。

6.一種逆變器諧波補償的控制裝置，其特征在于，控制裝置包括：逆變電路、采樣電路、控制電路和驅動電路，

所述的逆變電路的輸出與采樣電路的輸入電連接；

所述的采樣電路將逆變器輸出電壓、逆變器輸出電流轉換成弱電信號并經電平抬高之后送入控制電路的MCU；

所述的控制電路根據權利要求1所述的逆變器諧波補償方法計算出逆變電路的控制量，并轉換成逆變電路的功率開關器件的導通時間，生成PWM控制信號，通過高速I/O口將PWM控制信號輸出至驅動電路；

所述的驅動電路接收來自控制電路的PWM控制信號，控制信號經放大之后去控制逆變電路的功率開關器件的通斷。