本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種并網(wǎng)光伏逆變器諧波治理方法。

背景技術(shù)：

在交流電網(wǎng)中，與工頻頻率不同的電力成分稱為諧波。諧波來自各種諧波源，諧波源包括各種非線性負(fù)載。諧波導(dǎo)致線路損耗增大，使電力設(shè)備所處的環(huán)境惡化，另外，諧波還會影響交流電網(wǎng)周圍的通信系統(tǒng)和設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至引起交流電網(wǎng)局部的諧振，從而使諧波放大，引起嚴(yán)重安全事故。為提高電網(wǎng)電能質(zhì)量，減少諧波污染，對諧波進(jìn)行治理成為本領(lǐng)域的重要研究方向。

現(xiàn)有技術(shù)中效果較好的諧波治理方式為利用基于電力電子變流器的有源濾波器進(jìn)行濾波，有源濾波器是在電網(wǎng)的網(wǎng)側(cè)安裝電流互感器，利用電流互感器采集線路上的電流并進(jìn)行采樣，將所得的采樣電流信號進(jìn)行諧波分離算法的處理，得到諧波參考信號，作為調(diào)制信號，與三角波相比，從而得到開關(guān)信號，用此開關(guān)信號去控制電網(wǎng)單相橋，將上下橋臂的開關(guān)信號反接，就可得到與線上諧波信號大小相等、方向相反的諧波電流，從而與電網(wǎng)中的諧波電流進(jìn)行抵消。

但是，在網(wǎng)側(cè)安裝電流互感器易對系統(tǒng)電網(wǎng)產(chǎn)生影響，電網(wǎng)中的各種非周期故障信號以及動態(tài)信號、沖擊等高頻信號會使電流互感器不能工作在穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而使電流互感器的傳變誤差增大，不能夠準(zhǔn)確獲得線路上的電流；另外，由于有源濾波器的價格昂貴，因此利用有源濾波器進(jìn)行濾除諧波的成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種并網(wǎng)光伏逆變器諧波治理方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種并網(wǎng)光伏逆變器諧波治理方法，包括：

對電網(wǎng)阻抗進(jìn)行估算，得到電網(wǎng)阻抗估算值；

檢測電網(wǎng)的電壓，從所述電網(wǎng)的電壓中分離出網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量；

根據(jù)所述網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量和所述電網(wǎng)阻抗估算值的比值，得到網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值；

將所述網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值與逆變器側(cè)諧波電流的疊加值作為電流控制指令值；

將所述電流控制指令值與逆變器側(cè)輸出電流的差值進(jìn)行重復(fù)控制，并與電網(wǎng)的電壓疊加得到調(diào)制波信號；

根據(jù)所述調(diào)制波信號，利用閉環(huán)控制對電網(wǎng)中的諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償。

優(yōu)選地，所述對電網(wǎng)阻抗進(jìn)行估算，得到電網(wǎng)阻抗估算值包括：

將非特征次諧波電流信號作為電流注入信號注入電網(wǎng)；

對電網(wǎng)的電壓進(jìn)行采樣，計(jì)算所述電流注入信號的電壓響應(yīng)信號；

根據(jù)所述電壓響應(yīng)信號和電流注入信號的比值，得到電網(wǎng)阻抗估算值。

優(yōu)選地，所述電流注入信號包括多個不同頻率次數(shù)的非特征次諧波電流信號，將所述多個不同頻率次數(shù)的非特征次諧波電流信號依次注入電網(wǎng)，依次計(jì)算對應(yīng)的電網(wǎng)阻抗，得到多個電網(wǎng)阻抗估算對應(yīng)值，將多個所述電網(wǎng)阻抗估算對應(yīng)值的平均值作為電網(wǎng)阻抗估算值。

優(yōu)選地，所述對電網(wǎng)的電壓進(jìn)行采樣，計(jì)算得到所述電流注入信號的電壓信號包括：

對電網(wǎng)的電壓進(jìn)行采樣，將采樣電壓作離散傅里葉變換，得到所述電流注入信號的電壓信號。

優(yōu)選地，所述實(shí)時檢測電網(wǎng)的電壓，從所述電網(wǎng)的電壓中分離出網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量包括：

實(shí)時檢測電網(wǎng)的電壓，得到其電壓瞬時值；

將所述電壓瞬時值依次經(jīng)坐標(biāo)變換、低通濾波器濾波處理和坐標(biāo)反變換，得到所述電壓瞬時值的基波電壓分量；

由所述電壓瞬時值和所述基波電壓分量的差值，得到網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量。

優(yōu)選地，對電網(wǎng)的電壓進(jìn)行采樣的采樣點(diǎn)為電網(wǎng)中非線性負(fù)載和并網(wǎng)光伏逆變器接入電網(wǎng)的公共耦合點(diǎn)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

本發(fā)明實(shí)施例提供的并網(wǎng)光伏逆變器諧波治理方法，通過對電網(wǎng)阻抗進(jìn)行估算，得到電網(wǎng)阻抗估算值，并從電網(wǎng)的電壓中分離出網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量，根據(jù)網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量和電網(wǎng)阻抗估算值的比值，得到網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值，不需要在網(wǎng)側(cè)安裝電流互感器，避免了電流互感器對電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生不利影響和電流互感器檢測值不準(zhǔn)確的問題；進(jìn)一步的，將網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值與逆變器側(cè)諧波電流疊加值作為電流控制指令值，將電流控制指令值與逆變器側(cè)輸出電流差值進(jìn)行重復(fù)控制，并疊加電網(wǎng)的電壓得到調(diào)制波信號，利用閉環(huán)控制使逆變器輸出網(wǎng)側(cè)諧波電流的補(bǔ)償電流，補(bǔ)償效果好且補(bǔ)償成本較低。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種并網(wǎng)光伏逆變器諧波治理方法的原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種并網(wǎng)光伏逆變器諧波治理方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的對電網(wǎng)阻抗進(jìn)行估算的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種利用離散傅立葉法分離網(wǎng)側(cè)諧波電壓的原理示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的對電網(wǎng)阻抗進(jìn)行估算時的系統(tǒng)等效電路示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種分離網(wǎng)側(cè)諧波電壓的原理示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變器側(cè)輸出電流控制的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對示例性實(shí)施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用于含有并網(wǎng)光伏逆變器的電網(wǎng)系統(tǒng)，本實(shí)施例中所述逆變器均指并網(wǎng)光伏逆變器。本發(fā)明實(shí)施例中，利用逆變器對電網(wǎng)中的諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償，無需在電網(wǎng)系統(tǒng)中安裝電流互感器與有源濾波器。

本發(fā)明實(shí)施例提供的并網(wǎng)光伏逆變器諧波治理方法，是通過估算電網(wǎng)阻抗，并從電網(wǎng)的網(wǎng)側(cè)電壓中分離出電網(wǎng)的電壓諧波分量，根據(jù)電網(wǎng)阻抗和電網(wǎng)的電壓諧波分量估算出網(wǎng)側(cè)諧波電流，進(jìn)而利用逆變器對電網(wǎng)中的諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償。參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的諧波治理方法的原理示意圖，如圖1所示，利用逆變器向電網(wǎng)中注入非特征次諧波電流i_th，通對電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣，對電網(wǎng)的阻抗進(jìn)行估算，進(jìn)一步的，通過阻抗修正，使電網(wǎng)阻抗估算結(jié)果更加準(zhǔn)確，得到電網(wǎng)阻抗后，進(jìn)行諧波電流估算，將估算出的諧波電流與逆變器的輸出電流發(fā)送至控制環(huán)節(jié)，并經(jīng)SPWM調(diào)制(Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脈沖寬度調(diào)制)后，得到諧波補(bǔ)償電流，利用逆變器向電網(wǎng)中輸入諧波補(bǔ)償電流，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理。

參見圖2，發(fā)明實(shí)施例提供的一種并網(wǎng)光伏逆變器諧波治理方法的流程示意圖，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的諧波治理方法，包括：

S110：對電網(wǎng)阻抗進(jìn)行估算，得到電網(wǎng)阻抗估算值。

參見圖3，為本實(shí)施例提供的對電網(wǎng)阻抗進(jìn)行估算的流程示意圖，具體包括如下步驟：

S1101：將非特征次諧波電流信號作為電流注入信號注入電網(wǎng)；

具體的，由于電網(wǎng)中存在特征次諧波電流，因此，選擇第一非特征次諧波電流信號i_th1注入電網(wǎng)，可檢測出電網(wǎng)的電壓隨著第一非特征次諧波電流信號i_th1注入而產(chǎn)生的變化，從而獲得電網(wǎng)阻抗估算值。本實(shí)施例中，第一非特征次諧波電流信號i_th1的頻率優(yōu)選為75Hz。

S1102：對電網(wǎng)的電壓進(jìn)行采樣，計(jì)算電流注入信號的電壓響應(yīng)信號；

具體的，在第一非特征次諧波電流信號i_th1注入電網(wǎng)后，電網(wǎng)的電壓將對該電流注入信號做出響應(yīng)，在電網(wǎng)穩(wěn)定后，對電網(wǎng)的電壓進(jìn)行采樣，采樣點(diǎn)為電網(wǎng)中非線性負(fù)載和并網(wǎng)光伏逆變器接入電網(wǎng)的公共耦合點(diǎn)，通過檢測公共耦合點(diǎn)的電壓u_pcc，對u_pcc作DFT(Discrete Fourier Transform，離散傅里葉變換)，根據(jù)離散傅立葉變換得到電網(wǎng)對于第一電流注入信號的電壓響應(yīng)信號u_g-ih1，參見圖4，為本發(fā)明實(shí)施例提供的利用離散傅立葉法分離網(wǎng)側(cè)諧波電壓的原理示意圖，如圖4所示，本發(fā)明利用DSP進(jìn)行滑窗迭代DFT諧波檢測，其中，N是每個工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)，w₀為基波角頻率。

對于電網(wǎng)采樣點(diǎn)處電壓信號u_pcc，設(shè)其周期為T，頻帶寬度為從基波角頻率ω到ω的Nmax倍，采樣周期τ＝T/N，對采樣點(diǎn)電壓信號u_pcc采樣后的信號為U_a(k)，其離散化的傅立葉三角級數(shù)展開式為，

式中，k為頻率次數(shù)，u(iτ)表征U_a(k)，u(kτ)表征U_an(k)、即U_a(k)的三角級數(shù)展開信號，當(dāng)k為第一注入電流信號的頻率次時，U_an(k)為第一電流注入信號i_th1的響應(yīng)信號u_g-ih1。

S1103：根據(jù)電壓響應(yīng)信號和電流注入信號的比值，得到電網(wǎng)阻抗估算值。

具體的，參見圖5，為本發(fā)明實(shí)施例提供的對電網(wǎng)阻抗進(jìn)行估算時的系統(tǒng)等效電路示意圖，如圖5所示，Us為網(wǎng)側(cè)電壓源，Zs為逆變器阻抗，i_h為電流源，根據(jù)注入電流i_th(i_th為步驟S1101中的i_th1)和電網(wǎng)響應(yīng)電壓進(jìn)行阻抗估算時，根據(jù)歐姆定律可得到第一電網(wǎng)阻抗估算值Z_ih1^*，

進(jìn)一步的，為提高電網(wǎng)阻抗估算的精確度，可重復(fù)步驟S1101-S1103，即選擇多個不同頻率次數(shù)的非特征次諧波電流信號依次注入電網(wǎng)，本實(shí)施例以選擇2個非特征次諧波電流信號為例，將第二非特征次諧波電流信號i_th2作為電流注入信號注入電網(wǎng)，其中，第二非特征次諧波電流信號i_th2的頻率可選為125Hz，檢測公共耦合點(diǎn)的電壓u_pcc作離散傅里葉變換(DFT)，根據(jù)離散傅立葉變換得到電網(wǎng)對i_th2的電壓響應(yīng)信號u_g-ih2，根據(jù)歐姆定律可得到第二電網(wǎng)阻抗估算值Z_ih2^*，將第一電網(wǎng)阻抗估算值和第二電網(wǎng)阻抗估算值的平均值作為電網(wǎng)阻抗估算值Z_ih^*，即當(dāng)然，還可繼續(xù)重復(fù)步驟S1101-S1103多次，使電網(wǎng)阻抗估算值的精確度進(jìn)一步提高。

S120：檢測電網(wǎng)的電壓，從電網(wǎng)的電壓中分離出網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量。

具體的，完成電網(wǎng)阻抗估算后，不再向電網(wǎng)注入非特征次諧波信號，重新采樣電網(wǎng)公共耦合點(diǎn)出的電壓，從電網(wǎng)的電壓中分離出網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量，參見圖6，為本發(fā)明提供的另一種分離網(wǎng)側(cè)諧波電壓的原理示意圖，具體包括如下步驟：

S1201：實(shí)時檢測電網(wǎng)的電壓，得到其電壓瞬時值；

具體的，檢測電網(wǎng)公共耦合點(diǎn)處的電壓，得到其三相電壓瞬時值分別為Ua、Ub和Uc。

S1202：將電壓瞬時值依次經(jīng)坐標(biāo)變換、低通濾波器濾波處理和坐標(biāo)反變換，得到電壓瞬時值的基波電壓分量；

具體的，參見圖6，為分離網(wǎng)側(cè)諧波電壓的原理示意圖，如圖6所示，坐標(biāo)變換包括αβ變換和dq變換，坐標(biāo)反變換包括αβ反變換和dq反變換，將電壓瞬時值Ua、Ub和Uc分別經(jīng)過αβ變換、dq變換、低通濾波器濾波處理、dq反變換和αβ反變換后得到基波電壓分量Uaf、Ubf和Ucf。圖6中：

S1203：由電壓瞬時值和基波電壓分量的差值，得到網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量。

具體的，將電壓瞬時值Ua、Ub和Uc分別減去基波電壓成分Uaf、Ubf和Ucf，得到網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量Uah、Ubh和Uch。

S130：根據(jù)網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量和電網(wǎng)阻抗估算值的比值，得到網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值。

具體的，根據(jù)步驟S110和步驟S120分別得到電網(wǎng)阻抗估算值和網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量后，根據(jù)歐姆定律，可得網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值i_h，

S140：將網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值與逆變器側(cè)諧波電流的疊加值作為電流控制指令值。

S150：將電流控制指令值與逆變器側(cè)輸出電流的差值進(jìn)行重復(fù)控制，并與電網(wǎng)的電壓疊加得到調(diào)制波信號。

S160：根據(jù)調(diào)制波信號，利用閉環(huán)控制對電網(wǎng)中的諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償。

本實(shí)施中，步驟S140-S160為根據(jù)網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值進(jìn)行諧波補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，具體實(shí)現(xiàn)過程參見圖7，為本發(fā)明實(shí)施例提供的逆變器側(cè)輸出電流控制的原理示意圖。如圖7所示，將逆變器輸出電流i_out進(jìn)行離散傅里葉變換后得到逆變器側(cè)諧波電流i_outh，將網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值i_h與逆變器側(cè)諧波電流i_outh疊加后得到電流控制指令值i_ref，再將電流控制指令值i_ref與逆變器輸出電流i_out進(jìn)行比較，將其差值送入重復(fù)控制環(huán)節(jié)，并與網(wǎng)側(cè)電壓u_s疊加后進(jìn)行SPWM調(diào)制，得到調(diào)制波信號，根據(jù)調(diào)制波信號，得到逆變器的等效增益Kpwm，進(jìn)而控制逆變器的輸出電流i_out，該輸出電流i_out中包含了對網(wǎng)側(cè)諧波進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償電流。再將逆變器側(cè)輸出電流i_out反饋電流控制指令值，形成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)中的諧波進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/p>

由上述實(shí)施例可見，本發(fā)明提供的并網(wǎng)光伏逆變器諧波治理方法，通過對電網(wǎng)阻抗進(jìn)行估算，得到電網(wǎng)阻抗估算值，并從電網(wǎng)的電壓中分離出網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量，根據(jù)網(wǎng)側(cè)諧波電壓分量和電網(wǎng)阻抗估算值的比值，得到網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值，不需要在網(wǎng)側(cè)安裝電流互感器，避免了電流互感器對電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生不利影響和電流互感器檢測值不準(zhǔn)確的問題；進(jìn)一步的，將網(wǎng)側(cè)諧波電流估算值與逆變器側(cè)諧波電流疊加值作為電流控制指令值，將電流控制指令值與逆變器側(cè)輸出電流差值進(jìn)行重復(fù)控制，并疊加電網(wǎng)的電壓得到調(diào)制波信號，利用閉環(huán)控制使逆變器輸出網(wǎng)側(cè)諧波電流的補(bǔ)償電流，補(bǔ)償效果好且補(bǔ)償成本較低。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里發(fā)明的公開后，將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。