[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

一種逆變器諧波補償方法及其控制裝置，旨在克服現有技術中的逆變器諧波補償方法占用內存空間大、系統設計復雜等缺點，提供了一種逆變器諧波補償方法，包含如下步驟：A、檢測跟蹤目標的頻率；B、檢測輸出電壓或輸出電流的過零點；C、根據過零點和當前MCU的中斷頻率，計算一個周波的數據點；D、記錄一個周波的輸出電壓或輸出電流；E、計算所需諧波的實部與虛部，并轉換成諧波幅值與角度；F、計算逆變電路的功率開關器件的導通時間；G、重復步驟E、F；H、計算得出導通時間控制信號，對功率開關器件的開通與關斷進行控制。還提供一種逆變器諧波補償的控制裝置。本發明減小了內存空間及計算時間、簡化了系統設計，適合進行逆變器諧波補償時使用。

技術領域

本發明涉及逆變器技術領域，尤其涉及一種逆變器諧波補償方法及其控制裝置。

背景技術

逆變器作為電力電子設備的基本組成部分，廣泛應用在UPS、APF、光伏逆變器等設備中。這些設備直接接口用戶的負載設備或者電網，為了不影響客戶的負載設備或者電網的正常運行，市場對逆變器輸出的諧波含量提出了較高的要求。目前常見的逆變器諧波補償方法主要有重復控制、比例諧振控制、基于FFT(快速傅立葉變換)諧波提取。

重復控制，是基于內模原理的一種控制思想。內模原理的本質是把系統外部信號的動力學模型植入控制器以構成高精度的反饋控制系統。這樣的系統能夠無靜差的跟隨輸入信號。重復控制實現簡單方便，但是其中包含濾波器設計困難。濾波器設計不當，會嚴重影響系統的穩定性，這在逆變器并聯的場景中尤其嚴重。

比例諧振控制，建立在PI控制理論基礎上，目的是為消除PI控制存在的穩態誤差。比例諧振控制在PI控制基礎上增加了無損諧振環節，在諧振頻率處使控制器的增益無窮大，從而達到消除系統穩態誤差的目的。比例諧振控制在諧振頻率處的增益很大，可以有效減小諧波，但是在諧波頻率之外，控制器的增益迅速衰減。如果要實現多次諧波的補償，就要設計多個諧振控制器。這給控制算法的設計帶來了困難。

基于FFT(快速傅立葉變換)諧波提取的諧波補償方法，是使用FFT將諧波提取出來，對特定的諧波進行針對性的控制。但是FFT應用在逆變器上存在兩個缺點：一是占用大量內存空間。二是需要使用特定的數據點數來計算。這兩個確定對逆變器的設計都是很不利的。首先，逆變器控制一般使用MCU(微控制單元)進行運算，MCU的內存是很小的，正常的邏輯處理就占據了大部分空間，無法提供足夠的內存空間給FFT計算使用。其次，使用特定點數來計算。逆變器的輸出頻率是有一定變化范圍的，以UPS為例，其輸出的頻率變化范圍是45hz～66hz。這么大的頻率變化范圍，如果使用特定點數來計算，意味著MCU中斷頻率、模擬量的采樣頻率、PWM(脈沖寬度調制)載波頻率都需要做出大范圍的改變，這直接影響影響輸出電感量、軟件算法控制參數的設計。這些都對電力電子設備的設計帶來負面的影響。

發明內容

本發明克服了現有技術中的逆變器諧波補償方法占用內存空間大、系統設計復雜等缺點，提供了一種逆變器諧波補償方法，還提供一種逆變器諧波補償的控制裝置。

本發明實現第一發明目的采用的技術方案是：一種逆變器諧波補償方法，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；