CN105207455A - 一种逆变器的谐波抑制方法及装置 - Google Patents

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李白龙
廖小俊
舒成维
袁帅
李世军
徐力
王进城
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Abstract

本发明实施例中，提出了一种逆变器谐波抑制的方法及装置，谐波抑制方法包括如下步骤：根据所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic计算得到零序电流Io；根据所述零序电流Io，参考电流给定值，计算得到闭环控制调节量；将所述闭环控制调节量输出到三相PWM(Pulse-Width？Modulation脉宽调制)的占空比duty输出上进行控制。通过对零序电流进行闭环控制，可以有效解决传统LCL型滤波器存在谐振峰值致使谐波分量过高的弊端，从而有效减小并网电流的谐波含量，相较改进型的LCL滤波器而言，无需串入阻尼电阻，同样实现谐波抑制，实现整机效率的提升，在光伏领域有一定的实用价值和参考价值。

Description

一种逆变器的谐波抑制方法及装置
技术领域
本发明涉及一种光伏逆变器领域，具体的涉及一种谐波抑制方法。
背景技术
伴随着开关型功率器件脉宽调试技术的普及运用，不可避免的会产生一定的谐波含量，多台逆变器并网运行时很容易馈入到电网中，因此谐波的抑制一直以来都是各行业关注热点，在现有的输出滤波环节上，目前广泛应用的有LC，LCL型，因为电网自身感抗Lg的客观存在，LC实质也是LCL型，LCL型滤波器基本思想是利用电感和电容分别在高频特性下的对开关纹波电流的高低阻抗特性，实现滤波效果。但是由于LCL型滤波器在理论上存在一个高幅值的谐振峰(其相位滞后会从-90°急剧变化到-270°，远远超过自控理论系统稳定的-180°相位滞后条件，如图1所示)，且不同电网下的感抗Lg不一样，这就导致谐振峰值点的频带也会有所偏移，难以稳定控制，当前应用较多的改进型LCL滤波器就是在电容支路上串联电阻加以吸收抑制，串接电阻确实可以在全频段很好地抑制谐振，但随之而来的损耗不可避免，且电阻的串入也增加了该支路的阻抗，违背了电容低阻抗特性的设计初衷，影响实际滤波效果，针对这一情况目前亦有专利提出，在每一个电阻上并接电感，通过电感在不同频段下的阻抗特性来降低电阻损耗过高的问题。但显然的，电网自身感抗Lg的不确定性，谐振频段会有所偏移，这就增加了并接电感的设计难度。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题，提出了谐波抑制的方法，合理的利用系统的资源，采用零序闭环控制方法，无需增加阻尼电阻即可提高系统输出性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种逆变器的谐波抑制方法，包括如下步骤：
根据所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic计算得到零序电流Io；
根据所述零序电流Io，参考电流给定值，计算得到闭环控制调节量；
将所述闭环控制调节量输出到三相PWM的duty输出上进行控制。
优选的，所述谐波抑制方法还包括检测所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic。
优选的，所述零序电流Io＝-(Ia+Ib+Ic)。
优选的，所述计算得到闭环控制调节量包括基于PI控制算法计算得到所述闭环控制调节量。
优选的，所述逆变器为光伏逆变器。
本发明还提供了一种逆变器的谐波抑制装置，包括：
零序电流计算单元，用于根据所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic计算得到零序电流Io；
闭环控制器，用于根据所述零序电流Io，参考电流给定值，计算得到闭环控制调节量；
反馈单元，用于将所述闭环控制调节量输出到三相PWM的duty输出上进行控制。
优选的，所述谐波抑制装置还包括与所述零序电流计算单元相连的电流检测单元，用于检测所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic。
优选的，所述零序电流Io＝-(Ia+Ib+Ic)。
优选的，所述闭环控制器为PI闭环控制器。
优选的，所述逆变器为光伏逆变器有益效果：
本发明提出了一种逆变器谐波抑制的方法，通过对零序电流进行闭环控制，可以有效解决传统LCL型滤波器存在谐振峰值致使谐波分量过高的弊端，从而有效减小并网电流的谐波含量，相较改进型的LCL滤波器而言，无需串入阻尼电阻，同样实现谐波抑制，实现整机效率的提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将实施例的所包含技术描述中需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图都在本发明的保护范围之内。
图1为LCL型滤波器幅相频特性伯德图；
图2为本发明逆变器的拓扑框架电路图，；
图3为本发明谐波抑制原理图；
图4为A相未导入零序控制下的谐波分量仿真图。
图5为A相导入零序控制的下的谐波分量仿真图。
图6为未进行谐波抑制的实际零序电流测试的零序电流波形。
图7为进行零序控制后的零序电流测试的零序电流实际波形。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清查、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，为逆变器的拓扑电路图，其包括直流DC端1，逆变电路2，LCL滤波电路3以及交流电网端AC4。
针对上述结构，如背景技术所描述的，传统的LCL滤波电路存在一个高增益的谐振峰值，会导致该频段谐波含量过高，改进型电路则是在电容接到bus中点的支路上通过串联阻尼电阻来加以吸收，从而抑制零序电流中的谐波含量，但由于增加电阻带来的损耗不可避免，且电阻的串入也增加了该支路的阻抗，违背了电容低阻抗特性的设计初衷，影响实际滤波效果。
为此本发明旨在提出一种无需增加阻尼电阻的方法抑制谐波，该方法包括如下步骤：
根据所逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic计算得到零序电流Io；
根据所述零序电流Io，参考电流给定值，计算得到闭环控制调节量；
将所述闭环控制调节量输出到三相PWM的duty输出上进行控制。
在计算零序电流之前，该谐波抑制方法还包括采样得到逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic的步骤。
本发明的一个具体实施例中，零序电流可以通过ABC三相电流Ia,Ib以及Ic的采样和反算得出，即零序电流Io＝-(Ia+Ib+Ic)。该零序电流中含有3次基波分量，一定的谐波成分，以及开关频率的N倍次含量(N>＝1),对其进行闭环PI控制，给到实际PWM的duty即占空比输出上进行调节，控制三相电流的输出。
上述逆变器具体的可以为光伏逆变器。
本发明另一实施例还公开了一种逆变器的谐波抑制装置，包括：
零序电流计算单元，用于根据所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic计算得到零序电流Io；
闭环控制器，用于根据所述零序电流Io，参考电流给定值，计算得到闭环控制调节量；
反馈单元，用于将所述闭环控制调节量输出到三相PWM的duty输出上进行控制。
具体实施例中，上述谐波抑制装置还包括与所述零序电流计算单元相连的电流检测单元，用于采样所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic。
如图3所示，就是基于对零序电流的闭环控制来抑制谐波的原理图：其对三相输出电流Ia,Ib以及Ic求和并反向计算得到零序电流Io后通过PI闭环控制将闭环控制调节量直接给到三相输出duty的控制。
图4为A相未导入零序控制下的谐波分量仿真图，其中谐波Thdi含量达到了23.13％，且输出波形存在明显振荡现象(见图6)，横坐标表示频率带，纵坐标表示各次谐波Thdi占基波分量的百分比。
图5为A相导入零序控制的下的谐波分量仿真图。显然的，谐波分量得到较好的抑制，效果明显，横坐标表示频率带，纵坐标表示各次谐波Thdi占基波分量的百分比。
图6为未进行谐波抑制的实际三相电流和零序电流测试波形，零序电流波形振荡谐波较为严重。
图7为进行零序控制后的零序电流测试，效果较明显，振荡幅值得到抑制。
可见本发明通过对零序电流进行闭环控制，可以有效解决传统LCL型滤波器存在谐振峰值致使谐波分量过高的弊端，从而有效减小并网电流的谐波含量，相较改进型的LCL滤波器而言，无需串入阻尼电阻，同样实现谐波抑制，实现整机效率的提升。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种逆变器的谐波抑制方法，其特征在于：所述谐波抑制方法包括如下步骤：
根据所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic计算得到零序电流Io；
根据所述零序电流Io，参考电流给定值，计算得到闭环控制调节量；
将所述闭环控制调节量输出到三相PWM的duty输出上进行控制。
2.如权利要求1所述的逆变器的谐波抑制方法，其特征在于：所述谐波抑制方法还包括检测所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic。
3.如权利要求1所述的逆变器的谐波抑制方法，其特征在于：所述零序电流Io＝-(Ia+Ib+Ic)。
4.如权利要求1所述的逆变器的谐波抑制方法，其特征在于：所述计算得到闭环控制调节量包括基于PI控制算法计算得到所述闭环控制调节量。
5.如权利要求1-4任一项所述的逆变器的谐波抑制方法，其特征在于：所述逆变器为光伏逆变器。
6.一种逆变器的谐波抑制装置，其特征在于：所述谐波抑制装置包括：
零序电流计算单元，用于根据所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic计算得到零序电流Io；
闭环控制器，用于根据所述零序电流Io，参考电流给定值，计算得到闭环控制调节量；
反馈单元，用于将所述闭环控制调节量输出到三相PWM的duty输出上进行控制。
7.如权利要求6所述的逆变器的谐波抑制装置，其特征在于：所述谐波抑制装置还包括与所述零序电流计算单元相连的电流检测单元，用于检测所述逆变器的三相输出电流Ia,Ib以及Ic。
8.如权利要求6所述的逆变器的谐波抑制装置，其特征在于：所述零序电流Io＝-(Ia+Ib+Ic)。
9.如权利要求6所述的逆变器的谐波抑制装置，其特征在于：所述闭环控制器为PI闭环控制器。
10.如权利要求6-9任一项所述的逆变器的谐波抑制装置，其特征在于：所述逆变器为光伏逆变器。
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