[發(fā)明專利]一種基于雙準(zhǔn)諧振濾波器的電網(wǎng)電壓觀測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211583634.5
• 申請(qǐng)日: 2022-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN115800278A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高鵬飛;郭磊磊;李琰琰;王帥;靳雪妍;崔蕾;高浩睿;楊志梁;王培祎;吳禹杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/01
• 分類號(hào): H02J3/01;H02J3/38;H02J3/24;H02J3/16
• 代理公司: 鄭州金成知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭乃鳳

本發(fā)明公開了一種基于雙準(zhǔn)諧振濾波器的電網(wǎng)電壓觀測(cè)方法，由滑模觀測(cè)器、串聯(lián)雙準(zhǔn)諧振濾波器和自適應(yīng)補(bǔ)償環(huán)節(jié)構(gòu)成，滑模觀測(cè)器用于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓的初步觀測(cè)，第一個(gè)準(zhǔn)諧振濾波器用于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓滑模噪聲和直流偏置抑制，第二個(gè)準(zhǔn)諧振濾波器和自適應(yīng)補(bǔ)償環(huán)節(jié)用于實(shí)現(xiàn)抗電網(wǎng)頻率偏移的電網(wǎng)電壓觀測(cè)，經(jīng)過自適應(yīng)補(bǔ)償后，最終可得觀測(cè)的電網(wǎng)電壓。本發(fā)明采用準(zhǔn)諧振濾波器代替雙低通濾波器，可以克服采樣直流偏置對(duì)電網(wǎng)電壓觀測(cè)的影響。同時(shí)，本發(fā)明采用兩個(gè)相同的準(zhǔn)諧振濾波器串聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)滑模噪聲抑制和電網(wǎng)電壓相位、幅值補(bǔ)償，從而在無需已知電網(wǎng)精度角頻率的前提下實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓的準(zhǔn)確觀測(cè)，克服了電網(wǎng)頻率偏移的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于雙準(zhǔn)諧振濾波器的電網(wǎng)電壓觀測(cè)方法。

背景技術(shù)

并網(wǎng)逆變器是連接太陽能、風(fēng)能等新能源發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。近年來，諸多學(xué)者開展了并網(wǎng)逆變器先進(jìn)控制技術(shù)研究，以提高其運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。

常用的并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)主要分為直接功率控制和矢量控制等，這些控制方法在實(shí)際應(yīng)用中都需要使用多個(gè)高精度的電壓、電流傳感器以采集電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)電流等信號(hào)。然而，傳感器的使用不僅會(huì)增加系統(tǒng)的硬件成本，而且會(huì)降低系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。因此，如何減少傳感器的使用，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的無電流傳感器或無電壓傳感器控制，已成為業(yè)界和學(xué)界廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓觀測(cè)，文獻(xiàn)[基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)的無電壓傳感器PWM整流器功率預(yù)測(cè)控制[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2021,41(03):1135-1146.]設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)電壓觀測(cè)器，可以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓觀測(cè)，但這類觀測(cè)器需要在線自適應(yīng)優(yōu)化多個(gè)參數(shù)。文獻(xiàn)[Observer-based grid-voltage sensorless synchronization and controlof a VSI-LCL tied to an unbalanced grid[J].IEEE Transactions on IndustrialElectronics,2019,66(7):4972-4981.]提出了一種自適應(yīng)狀態(tài)觀測(cè)器，用于估計(jì)不平衡電網(wǎng)下電網(wǎng)電壓的正負(fù)序分量。但該觀測(cè)器設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。考慮到滑模觀測(cè)器具有魯棒性強(qiáng)、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，文獻(xiàn)[Sliding-mode observer based voltage-sensorless modelpredictive power control of PWM rectifier under unbalanced grid conditions[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2018,65(7):5550-5560.]提出了一種基于高階滑模觀測(cè)器的不平衡電網(wǎng)電壓觀測(cè)方法。該方法不僅能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓正負(fù)序分量的觀測(cè)，而且可以實(shí)現(xiàn)直流偏置觀測(cè)和抑制。然而，該方法對(duì)電網(wǎng)頻率偏移較靈敏。

為了解決電網(wǎng)電壓觀測(cè)對(duì)電網(wǎng)頻率偏移較靈敏的問題，文獻(xiàn)[郭磊磊，等.并網(wǎng)逆變器無電網(wǎng)電壓傳感器模型預(yù)測(cè)控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2020,35(12):2612-2622.]提出了一種基于滑模觀測(cè)器和雙低通濾波器(Low-Pass Filter，LPF)的電網(wǎng)電壓觀測(cè)方法。該方法通過設(shè)計(jì)雙LPF串聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了無需已知精確電網(wǎng)角頻率的電網(wǎng)電壓準(zhǔn)確觀測(cè)。然而，LPF對(duì)直流偏置缺乏抑制能力，導(dǎo)致該方法對(duì)直流偏置較靈敏，且會(huì)放大直流偏置的影響。文獻(xiàn)[一種永磁同步電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)方法，申請(qǐng)?zhí)枺?01910376079.0]提出了一種永磁同步電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)方法，采用雙LPF法，根據(jù)第二個(gè)LPF對(duì)反電動(dòng)勢(shì)相位和幅值的影響補(bǔ)償由第一個(gè)LPF引起的反電動(dòng)勢(shì)相位延遲和幅值衰減問題，能夠?qū)崿F(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)的準(zhǔn)確觀測(cè)，但是該方法不能消除直流偏置的影響。

與LPF不同，準(zhǔn)諧振濾波器具有帶通濾波特性，不僅可以實(shí)現(xiàn)高頻諧波抑制，而且可以消除直流偏置的影響。因此，準(zhǔn)諧振濾波器在并網(wǎng)逆變器的諧波與直流偏置抑制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容