CN108667024A - 基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统，包括：电网电压传感器，电流生成器，电网电流传感器，PR谐波谐振控制器，单极性SPWM，IGBT功率开关管，LC滤波器，以及MCU，电网电压传感器连接电流生成器，电流生成器连接PR谐波谐振控制器，电网电流传感器连接PR谐波谐振控制器，PR谐波谐振控制器连接单极性SPWM，单极性SPWM连接IGBT功率开关管，IGBT功率开关管连接LC滤波器，LC滤波器连接电网。本发明将所有干扰视作系统总噪音，在PR基波谐振算法的基础上，并联PR谐波抑制算法，根据fft测定误差传递函数确定PR谐波抑制算法的增益、中心频点以及带宽，用脉冲响应不变法离散fft测定误差传递函数，整个系统达到20db以上的谐波衰减率。

Description

基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统
技术领域
本发明涉及并网谐波抑制领域，尤其涉及的是一种基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统。
背景技术
逆变器是将直流电变换成交流电的电力装置，广泛应用于光伏等新能源领域，其本质是利用面积等效原理将能量脉冲转换成模拟电能。由于在转换过程中，不可避免受脉冲高次谐波、信号交调、开关及滤波器件非理想特性、环境干扰等因素影响，以至在逆变器的输出端除了输出正常的工频能量，还输出大量的谐波分量。传统的逆变器采用大型LC(LCL)滤波、或软件滤波及前馈控制技术等来尽量减少对电网的谐波污染，但是效果并不是很好，基本上会存在较大的系统噪声，而且整个系统体积大，算法复杂，价格高昂，自适应能力差。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种体积小，算法简单，控制器价格较低，自适应能力强的基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统。
本发明的技术方案如下：一种基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统，包括：用于检测电网电压的电网电压传感器，用于生成参考电流的电流生成器，用于测量电网实际电流的电网电流传感器，用于防止相位误差过大的PR谐波谐振控制器，用于自适应系统的fft测定误差传递函数，用于离散fft 测定误差传递函数的脉冲响应不变法，单极性SPWM，IGBT功率开关管，LC滤波器，以及用于控制整个系统运行的MCU，所述电网电压传感器与电网连接，所述电网电流传感器与电网连接，所述电网电压传感器输出端连接电流生成器输入端，所述电流生成器输出端连接PR谐波谐振控制器，所述电网电流传感器输出端连接PR谐波谐振控制器，所述PR谐波谐振控制器输出端连接单极性SPWM输入端，所述单极性SPWM输出端连接IGBT功率开关管输入端，所述IGBT功率开关管输出端连接LC滤波器输入端，所述LC滤波器输出端连接电网；其中，所述PR谐波谐振控制器设有PR基波谐振算法和PR谐波抑制算法，所述PR谐波抑制算法前端设有fft测定误差传递函数，所述PR基波谐振算法和PR谐波抑制算法并联设置，所述fft测定误差传递函数与脉冲响应不变法内嵌于MCU中。
采用上述技术方案，所述的基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统中，所述电网电压传感器与电流生成器之间设有过零检测。
采用上述各个技术方案，所述的基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统中，所述电网电压传感器与单极性SPWM输入端之间设置有电网电压前馈。
采用上述各个技术方案，本发明采用将所有干扰视作系统总噪音，用fft 测定误差传递函数确定二次以及三次谐波比例、增益以及带宽，然后在PR基波谐振算法的基础上，并联PR谐波抑制算法，根据fft测定误差传递函数确定PR 谐波抑制算法的比例、增益以及带宽，同时，用脉冲响应不变法离散fft测定误差传递函数，使整个系统达到20db以上的谐波衰减率，系统反应速度快，以及鲁棒特性较强，成产及维护成本较低。
附图说明
图1为本发明的整体系统框图示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1，本实施例提供了一种基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统，包括：用于检测电网1电压的电网电压传感器2，用于生成参考电流的电流生成器5，用于测量电网1实际电流的电网电流传感器3，用于防止相位误差过大的PR谐波谐振控制器7，用于自适应系统的fft测定误差传递函数6，用于离散fft测定误差传递函数6的脉冲响应不变法，单极性SPWM9，IGBT功率开关管10，LC滤波器11，以及用于控制整个系统运行的MCU，所述电网电压传感器2与电网1连接，所述电网电流传感器3与电网1连接，所述电网电压传感器2输出端连接电流生成器5输入端，所述电流生成器5输出端连接PR谐波谐振控制器7，所述电网电流传感器3输出端连接PR谐波谐振控制器7，所述 PR谐波谐振控制器7输出端连接单极性SPWM9输入端，所述单极性SPWM9输出端连接IGBT功率开关管10输入端，所述IGBT功率开关管10输出端连接LC滤波器11输入端，所述LC滤波器11输出端连接电网；其中，所述PR谐波谐振控制器7设有PR基波谐振算法和PR谐波抑制算法，所述PR谐波抑制算法前端设有fft测定误差传递函数6，所述PR基波谐振算法和PR谐波抑制算法并联设置，所述fft测定误差传递函数6与脉冲响应不变法内嵌于MCU中。
在整体系统中，首先，电网电压传感器2检测电网1中的电压，在电网电压传感器2与电流生成器5之间设置过零检测4，利用PLL以及过零检测4技术，由电流生成器5确定电网的峰值电流，进而生成参考电流。然后，电网电流传感器3检测电网中的实际电流，通过MCU计算，将参考电流减掉实际电流得出一个误差电流，误差电流值输送至PR谐波谐振控制器7。本实施例中，将所有干扰视作系统总噪声，用fft测定误差传递函数6，确定二次及三次谐波增益、中心频点以及带宽，然后在PR基波谐振算法的基础上，并入PR谐波抑制算法，根据fft测定误差传递函数6确定PR谐波抑制算法的增益、中心频点以及带宽。 PR基波谐振算法生成一个电压，在电网电压传感器2与单极性SPWM9之间设置一电网电压前馈8，如此，加上电网电压前馈8，得到实际的控制电压。MCU控制实际的控制电压依次经过单极性SPWM9、IGBT功率开关管10、LC滤波器11，最后将电能注入电网1。其中，LC滤波器11可以用LCL滤波器代替。
相较于传统的Notch滤波器或电网电压前馈，在相位上有滞后性，造成滤波效果差，必须要用昂贵的DSP等器件，造成整个系统的价格昂贵。本实施例将所有的干扰视作系统总噪声，根据fft测定误差传递函数6确定PR谐波抑制算法的增益、中心频点以及带宽，通过脉冲响应不变法离散fft测定误差传递函数6，以较低价格的ARM MCU实现对系统的总控制，使基于误差传递函数比例谐振算法可以达到20db以上的谐波衰减率。并且，基波电流的跟踪速度快，并网功率因数高，相角误差<3度。并网谐波小，并网THD<2％。
通过在PR谐波抑制算法前端设置fft测定误差传递函数6(fft算法)，根据fft算法的结果自动调整PR谐波抑制算法的增益、中心频点以及带宽。其中，频率分辨率为0.5Hz，在40Hz-160Hz搜索误差最大的两点作为PR谐波抑制算法的中心频点，以0.1*最大误差为范围作为带宽。无需人工干预，实现较强的自适应能力及系统鲁棒性。其中，fft算法及参数更改周期<2s。
采用上述各个技术方案，本发明采用将所有干扰视作系统总噪音，用fft 测定误差传递函数确定二次以及三次谐波频比例、增益以及带宽，然后在PR基波谐振算法的基础上，并联PR谐波抑制算法，根据fft测定误差传递函数确定 PR谐波抑制算法的比例、增益以及带宽，同时，用脉冲响应不变法离散fft测定误差传递函数，使整个系统达到20db以上的谐波衰减率，系统反应速度快，以及鲁棒特性较强，成产及维护成本较低。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统，其特征在于：包括：用于检测电网电压的电网电压传感器，用于生成参考电流的电流生成器，用于测量电网实际电流的电网电流传感器，用于防止相位误差过大的PR谐波谐振控制器，用于自适应系统的fft测定误差传递函数，用于离散fft测定误差传递函数的脉冲响应不变法，单极性SPWM，IGBT功率开关管，LC滤波器，以及用于控制整个系统运行的MCU，所述电网电压传感器与电网连接，所述电网电流传感器与电网连接，所述电网电压传感器输出端连接电流生成器输入端，所述电流生成器输出端连接PR谐波谐振控制器，所述电网电流传感器输出端连接PR谐波谐振控制器，所述PR谐波谐振控制器输出端连接单极性SPWM输入端，所述单极性SPWM输出端连接IGBT功率开关管输入端，所述IGBT功率开关管输出端连接LC滤波器输入端，所述LC滤波器输出端连接电网；其中，所述PR谐波谐振控制器设有PR基波谐振算法和PR谐波抑制算法，所述PR谐波抑制算法前端设有fft测定误差传递函数，所述PR基波谐振算法和PR谐波抑制算法并联设置，所述fft测定误差传递函数与脉冲响应不变法内嵌于MCU中。
2.根据权利要求1所述的基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统，其特征在于：所述电网电压传感器与电流生成器之间设有过零检测。
3.根据权利要求1所述的基于误差传递函数算法的逆变器并网谐波抑制系统，其特征在于：所述电网电压传感器与单极性SPWM输入端之间设置有电网电压前馈。
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