一種直流母線電壓諧波抑制計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種直流母線電壓諧波抑制計(jì)算方法，此方法適用于單相光伏并網(wǎng)逆 變器中。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能屬于綠色能源，可通過(guò)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)將能量輸送到電網(wǎng)，目前，越來(lái) 越多的戶(hù)用型單相并網(wǎng)逆變器連接到電網(wǎng)。對(duì)戶(hù)用型單相光伏并網(wǎng)逆變器來(lái)說(shuō)，由光伏電 池板輸入到逆變器直流母線電容的瞬時(shí)功率為直流量，從母線電容輸出到電網(wǎng)的瞬時(shí)功率 為直流分量和二倍頻交流分量的疊加值，該樣對(duì)直流母線電壓來(lái)說(shuō)，就不可避免地存在的 二次電壓諧波，諧波電壓幅值隨著逆變器輸出功率的增大而增大。
[0003] 并網(wǎng)逆變器一般都采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制架構(gòu)。電壓外環(huán)穩(wěn)定直流 母線電壓，電流內(nèi)環(huán)控制并網(wǎng)輸出電流的波形及相位與電網(wǎng)電壓保持一致。由于直流母線 電壓含有二次電壓諧波，導(dǎo)致電壓環(huán)控制器輸出會(huì)含有諧波分量，引起并網(wǎng)電流參考崎變， 含有=次諧波分量，最終會(huì)影響并網(wǎng)電流質(zhì)量，給電網(wǎng)帶來(lái)諧波污染。解決該問(wèn)題的傳統(tǒng)方 法一般有兩種：第一、增大母線電容容值來(lái)抑制直流母線電壓諧波；第二、提高直流母線工 作電壓W降低二次電壓諧波。該些解決方法需要增加電容個(gè)數(shù)或者提高電容的耐壓等級(jí)， 會(huì)導(dǎo)致硬件成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了降低直流母線電壓二次諧波分量對(duì)單相光伏逆變器并網(wǎng)輸出電流質(zhì)量的影 響，減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，本發(fā)明提出一種直流母線電壓諧波抑制計(jì)算方法，是一種軟件 控制算法。根據(jù)二次諧波與市電電壓的周期性特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)整直流母線電壓采樣周期、電壓 環(huán)控制器計(jì)算周期，并與市電電壓周期建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，W完成對(duì)輸入到電壓環(huán)控制器中直 流母線電壓二次諧波的抑制。
[0005] 本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的方案是：
[0006] 1.市電電壓的周期為T(mén)，直流母線電壓采樣周期為T(mén)/4。
[0007] 2.電壓環(huán)控制器的計(jì)算周期為T(mén)/4,直流母線電壓采樣與電壓環(huán)控制器計(jì)算同步 進(jìn)行，直流母線電壓采樣時(shí)刻和市電電壓的相位無(wú)關(guān)，只需要保證直流母線電壓采樣周期 為市電電壓周期的四分之一。
[000引 3.根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的母線電壓采樣值和上一周期對(duì)應(yīng)時(shí)刻的采樣值，取其平均值W 獲得直流母線電壓反饋值。
[0009] 4.直流母線電壓二次諧波的頻率會(huì)隨著市電電壓頻率的變化而變化，應(yīng)該對(duì)直流 母線電壓采樣頻率及電壓環(huán)計(jì)算頻率進(jìn)行調(diào)整，保證任意時(shí)刻直流母線電壓采樣頻率和電 壓環(huán)計(jì)算頻率都是市電頻率的四倍。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：
[0011] 本發(fā)明是一種軟件控制算法，可應(yīng)用于單相光伏并網(wǎng)逆變器中。通過(guò)對(duì)直流母線 電壓采樣周期和電壓環(huán)控制器計(jì)算周期進(jìn)行調(diào)整，可w有效獲取直流母線電壓中的直流分 量，從而避免傳統(tǒng)直流母線電壓采樣中二次諧波對(duì)電壓環(huán)控制器的干擾，大幅度降低電流 環(huán)參考中=次諧波含量，提高并網(wǎng)逆變器輸出電流質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1給出了市電電壓和直流母線電壓波形對(duì)應(yīng)關(guān)系W及直流母線電壓采樣和電 壓環(huán)控制器計(jì)算時(shí)刻；
[0013] 圖2是單相光伏并網(wǎng)逆變器雙環(huán)控制框圖。
[0014] 附圖中?^8虹^；'?表不市電電壓，￥^表不市電電壓的幅值，T表不市電電壓周期； Vbus表示直流母線電壓；戸6W表示直流母線電壓中的直流分量；表示直流母線電壓中的 二次交流分量的幅值；t。、ti、*2、tg、*4、tg、te、t,、tg表示直流母線電壓采樣時(shí)間點(diǎn)；VbuS^tCl、 Vbus_tl、Vbus_t2、Vbus_t3、Vbus_t4、Vbus_t5、Vbus_t6、Vbus_t7、Vbus_t8分別表不在t。、ti、tg、tg、*4、tg、tg、ty、 ts時(shí)刻直流母線電壓的采樣值。
[001引附圖2中Vbus巧第^時(shí)刻的直流母線電壓采樣值，Vbus 為第時(shí)刻的 直流母線電壓采樣值，Vuf為直流母線電壓的參考，￥。"為輸入到電壓環(huán)控制器中的電壓誤 差信號(hào)，Vm為電壓環(huán)控制器輸出信號(hào)，iuf為電流環(huán)參考信號(hào)，U為并網(wǎng)逆變器濾波電感電 流，Gv(s)和Gi(s)分別為電壓環(huán)控制器和電流環(huán)控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 請(qǐng)參考圖1，直流母線電壓采樣周期為市電電壓周期的^，相鄰采樣時(shí)刻間隔^， 4 4 電壓環(huán)控制器的計(jì)算周期也為市電周期的直流母線電壓采樣與電壓環(huán)控制器計(jì)算同步 4 進(jìn)行。
[0017] 直流母線電壓可W表示為 [001 引
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直流母線電壓諧波抑制計(jì)算方法，其特征在于：應(yīng)用于單相光伏并網(wǎng)逆變器中 的一種軟件控制算法，通過(guò)對(duì)直流母線電壓采樣周期和電壓環(huán)控制器計(jì)算周期進(jìn)行調(diào)整， 以抑制直流母線電壓采樣中的諧波分量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流母線電壓諧波抑制計(jì)算方法，其特征在于：直流母 線電壓采樣周期和電壓環(huán)控制器的計(jì)算周期相同，直流母線電壓采樣時(shí)刻和市電電壓的相 位無(wú)關(guān)，只需要保證直流母線電壓采樣周期為市電電壓周期的四分之一。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流母線電壓諧波抑制計(jì)算方法，其征在于：當(dāng)市電頻 率變化時(shí)，對(duì)直流母線電壓采樣頻率及電壓環(huán)計(jì)算頻率進(jìn)行調(diào)整，保證任意時(shí)刻直流母線 電壓采樣頻率和電壓環(huán)計(jì)算頻率都是市電頻率的四倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流母線電壓諧波抑制計(jì)算方法，其特征在于：根據(jù)當(dāng) 前時(shí)刻的母線電壓采樣值和上一周期對(duì)應(yīng)時(shí)刻的采樣值，取其平均值以獲得直流母線電壓 反饋值。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于單相光伏并網(wǎng)逆變器控制算法，涉及一種直流母線電壓諧波抑制計(jì)算方法。該控制算法根據(jù)直流母線電壓二次諧波的周期性特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)整直流母線電壓采樣周期、電壓環(huán)控制器計(jì)算周期，并與市電電壓周期建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)相鄰時(shí)刻的采樣值取平均值以獲得精確的直流母線電壓直流分量，從而可以有效避免傳統(tǒng)直流母線電壓采樣中二次諧波對(duì)電壓環(huán)控制器的干擾，在不增加直流母線電容硬件成本的基礎(chǔ)上，大幅度降低電流環(huán)電流參考中三次諧波含量，提高并網(wǎng)逆變器的輸出電流質(zhì)量。
【IPC分類(lèi)】H02J1-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104753058
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510195052
【發(fā)明人】郭曉瑞
【申請(qǐng)人】浙江喬興建設(shè)集團(tuán)湖州智能科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日