CN113328458A - 并网逆变器的前馈控制方法、装置以及计算机可读存储介质 - Google Patents

并网逆变器的前馈控制方法、装置以及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种并网逆变器的前馈控制方法、装置以及计算机可读存储介质，该前馈控制方法包括：从与并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号；基于谐波信号在第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值确定与谐波幅值的最大值对应的频率；通过对电容电压进行以频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量；基于电容电压的基波电压分量和谐波电压分量获得前馈电压控制分量。根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制方法及前馈控制装置能够提高有源阻尼策略针对谐振的抑制效果。

Description

并网逆变器的前馈控制方法、装置以及计算机可读存储介质
技术领域
本发明总体说来涉及并网逆变器领域，更具体地讲，涉及一种并网逆变器的前馈控制方法、装置以及计算机可读存储介质。
背景技术
目前，利用网侧交流电压进行网侧谐振抑制是切实可行的方案，为了减少对其它频次谐波产生影响，采用带通滤波器将电压中的谐振频率附近的谐波进行提取。
实际操作中，虽然网侧电抗，网侧滤波器是固定的，但一般网侧滤波器的最后一个电感多利用箱变漏感，其电感值会发生变化。另外，考虑到不同风场线路不同，电网强度也不相同，相同风电场内，即使同一型号的风力发电机组，连接电网线路亦不同，当风场内其它风力发电机组运行状态不同时，同样会影响线路的阻抗，因此会间接的导致实际变流器的网侧谐振点与设计值产生偏差，即谐振点是在设计值的基础上动态变化的，这会对有源阻尼策略对谐振的抑制效果产生不利影响。
发明内容
本发明的示例性实施例的目的之一在于提供一种能够改善有源阻尼策略针对谐振的抑制效果的并网逆变器的前馈控制方法及前馈控制装置。
本发明的示例性实施例的目的之一在于提供一种能够降低并网点的谐波，提高相角稳定裕度的并网逆变器的前馈控制方法及前馈控制装置。
根据本发明的一方面，提供一种并网逆变器的前馈控制方法，该前馈控制方法可包括：从与并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号；基于谐波信号在第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值，确定与谐波幅值的最大值对应的频率；通过对电容电压进行以频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量；基于电容电压的基波电压分量和谐波电压分量获得前馈电压控制分量。
根据本发明的实施例，从与并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号的步骤可包括：对电容电压进行离散傅里叶分析以提取在第一预定频率范围内的谐波信号；基于谐波信号在第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值确定与谐波幅值的最大值对应的频率的步骤可包括：将离散傅里叶变换后的数据转换为复数形式，计算模值，并且确定模值中的最大值以及与模值中的最大值对应的频率。
根据本发明的实施例，第一预定频率范围可涵盖预先设计的带通滤波器的中心频率，通过对电容电压进行以频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量的步骤可包括：响应于电容电压在频率的电压幅值超过阈值而通过对电容电压进行以频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量。
根据本发明的实施例，基于电容电压的基波电压分量和谐波电压分量获得前馈电压控制分量的步骤可包括：将基波电压分量与第一加权系数相乘以获得第一加权电压；将谐波电压分量与第二加权系数相乘以获得第二加权电压；将第一加权电压与第二加权电压相加以获得前馈电压控制分量。
根据本发明的实施例，前馈控制方法还可包括：获得电容电压的相角；其中，基于相角对电容电压进行旋转坐标转换，在旋转坐标系下对电容电压进行低通滤波，对滤波后的电压进行旋转坐标反变换以获得基波电压分量。
根据本发明的实施例，前馈控制方法还可包括：获得流过滤波器中的电感器的电感电流；通过使用电感电流以及相角的电流环获得第一输出电压；以及基于前馈电压控制分量和第一输出电压之和控制脉冲调制单元以控制并网逆变器。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有指令或程序，当指令或程序由处理器执行时可实现上述前馈控制方法。
根据本发明的另一方面，提供一种并网逆变器的前馈控制装置，该前馈控制装置包括：信号提取单元，被配置为从与并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号；频率确定单元，被配置为基于谐波信号在第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值确定与谐波幅值的最大值对应的频率；带通滤波器，被配置为通过对电容电压进行以频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量；前馈电压控制分量获取单元，被配置为基于电容电压的基波电压分量和谐波电压分量获得前馈电压控制分量。
根据本发明的实施例，信号提取单元可被进一步配置为对电容电压进行离散傅里叶变换以提取在第一预定频率范围内的谐波信号；频率确定单元可被进一步配置为：将离散傅里叶变换后的数据转换为复数形式，计算模值，并且确定模值中的最大值以及与最大值对应的频率。
根据本发明的实施例，第一预定频率范围可涵盖预先设计的带通滤波器的中心频率，带通滤波器被进一步配置为响应于电容电压在频率的电压幅值超过阈值而通过对电容电压进行以频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量。
根据本发明的实施例，前馈电压控制分量获取单元可包括：第一电压获得单元，被配置为基于电容电压获得基波电压分量；第一比例单元，被配置为将基波电压分量与第一加权系数相乘以获得第一加权电压；第二比例单元，被配置为将谐波电压分量与第二加权系数相乘以获得第二加权电压；第一加法器，将第一加权电压与第二加权电压相加以获得前馈电压控制分量。
根据本发明的实施例，前馈控制装置还可包括：锁相环，被配置为获得电容电压的相角，基波电压分量获取单元被进一步配置为：基于相角对电容电压进行旋转坐标转换，在旋转坐标系下对电容电压进行低通滤波，对滤波后的电压进行旋转坐标反变换以获得基波电压分量。
根据本发明的实施例，前馈控制装置还可包括：电流环，被配置为通过使用相角以及流过滤波器中的电感器的电感电流获得第一输出电压；并网逆变器控制器，包括第二加法器和脉冲调制单元，第二加法器被配置为将前馈电压控制分量与第一输出电压相加以输出控制电压，脉冲调制单元被配置为接收控制电压并且向并网逆变器输出控制信号。
根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制装置及前馈控制方法对电容电压的检测采样更加容易，系统对电网阻抗的鲁棒稳定性高。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本发明示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本发明的第一实施例的并网逆变器的前馈控制装置的控制框图；
图2是示出根据本发明的第二实施例的并网逆变器的前馈控制装置的控制框图；
图3是示出根据本发明的第三实施例的并网逆变器的前馈控制装置的控制框图；
图4是示出本发明的第一实施例的并网逆变器的前馈控制装置所包括第一电压获得单元的详细配置。
图5和图6是示出根据本发明的示例性实施例的并网逆变器的前馈控制方法的流程图；
图7是电容电压前馈时的并网电流谐波的分析图；
图8是电容电压加权前馈时的并网电流谐波的分析图；以及
图9是与电容电压前馈和电容电压加权前馈对应的并网逆变器输出阻抗幅频和相频特性曲线的对比示图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明实施例，以便解释本发明。
根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制方法和前馈控制装置可以适用于风电领域的并网逆变器，但不限于此。
根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制方法和前馈控制装置在针对网侧滤波器的电容电压进行前馈控制的过程中，通过使带通滤波器的中心频率始终保持为网侧滤波器的谐振频率，从而改善有源阻尼策略针对谐振的抑制效果。这里的有源阻尼是指利用控制策略抑制谐振现象。
根据本发明的实施例利用电容电压加权前馈这一控制策略来降低并网点的电流谐波，提高系统的相位稳定裕度。再者，根据本发明的实施例通过对电容电压进行带通滤波的方式来获得谐波电压分量，并将其与基波电压分量叠加(例如，加权叠加)来获得前馈控制分量。
与电网电压前馈、电容电压直接前馈等控制策略相比，本发明的前馈控制装置及前馈控制方法能够获得更高的相位稳定裕度，总谐波失真更小。
图1是示出根据本发明的第一实施例的并网逆变器的前馈控制装置的控制框图，图2是示出根据本发明的第二实施例的并网逆变器的前馈控制装置的控制框图，图3是示出根据本发明的第三实施例的并网逆变器的前馈控制装置的控制框图，图4是示出本发明的第一实施例的并网逆变器的前馈控制装置所包括第一电压获得单元的详细配置。
如图1至图3所示，直流电压输入模块100向并网逆变器110输入直流电压，并网逆变器110可以是通过IGBT实现的逆变器，其可将直流电压转换为交流电压并且将转换后的电压输出到滤波器120，滤波器120可以向电网130输出滤波后的电压。
滤波器120可以为“LCL”型滤波器，这里的电容电压是指LCL型滤波器的电容器C的电容电压，“LCL型”滤波器可以指通过两个电感器(L1和L2)和一个电容器C形成的滤波器，也可以是指可以等效为两个电感器和一个电容器形成的滤波器。
如上所述，最后一个电感器L2的电感值或等效电感值可能由于各种原因而导致变化，导致滤波器的谐振频率产生变化，从而影响有源阻尼策略针对谐振的抑制效果。
根据本发明的实施例利用电容器的电容电压uc进行前馈而不是基于并网点电压upcc进行前馈，因此对电压的采样相对容易。例如，对于电感器L2(LCL型滤波器中的靠近并网点的电感)为变压器漏感的系统，对并网点电压进行采样较为困难。
根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制方法和前馈控制装置可用于产生谐波电压分量，并且还可进一步用于产生前馈电压控制分量uf，可用于对并网逆变器110进行前馈控制。
本发明的并网逆变器的前馈控制装置可包括：信号提取单元148、频率确定单元147、带通滤波器142和前馈电压控制分量获取单元。
信号提取单元148可以从与并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号。
这里的第一预定频率范围优选涵盖带通滤波器的预设中心频率。例如，第一预定频率范围为(f－fN，f+fN)，其中，f为预先设计的带通滤波器的中心频率，fN可以根据实际情况选取。
例如，信号提取单元148可以对电容电压进行离散傅里叶变换(例如，快速傅里叶变换)以提取在第一预定频率范围内的谐波信号。
具体地，信号提取单元148可执行以下处理：
记录电容电压uc的一段数据xn，数据点数为N，采样频率为fs，利用以下公式进行离散傅里叶变换(例如，快速傅里叶变换)：
Figure BDA0002836174640000061
其中，n的范围是0到N-1，x0表示电容电压信号的第一个点，x1表示电容电压信号的第二个点，依此类推，k的取值范围是0到N-1，Xk为变换后的数据。
然后，可以利用欧拉公式将式(1)进行转换，例如，假设：
Figure BDA0002836174640000062
依据欧拉公式，可以得出
Figure BDA0002836174640000063
可以得到：
Figure BDA0002836174640000064
由此，信号提取单元148可以提取预定频率范围内的谐波信号。也就是说，信号提取单元148可以对电容电压数据执行FFT，以提取第一预定频率范围内的谐波信号。
频率确定单元147可以基于谐波信号在第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值确定与谐波幅值的最大值对应的频率。例如，频率确定单元147可以将离散傅里叶变换后的数据转换为复数形式，计算模值，并且确定模值中的最大值以及与最大值对应的频率。
具体地，频率确定单元147可以利用式(3)和式(4)，将变换后的数据Xk转换为以下复数形式：
Z＝a+ib (5)
频率确定单元147可以基于上式(5)计算对应频率的模值
Figure BDA0002836174640000065
并且对比一段频率范围内的幅值，确定模值的最大值，并确定与最大值对应的频率，由此确定带通滤波器的中心频率。频率确定单元147可以包括带通滤波器设计单元，可以由带通滤波器设计单元确定中心频率。
带通滤波器142可通过对电容电压进行以与最大值对应的频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量。
作为示例，带通滤波器142可以响应于电容电压在与最大值对应的频率的电压幅值超过阈值而通过对电容电压进行以频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量。
带通滤波器142的启停机制可基于电网的谐波情况而被省略。例如，当电网谐波分量较少时，带通滤波器142可以不具有启停机制，而直接进行中心频率的确定、谐振抑制等。
前馈电压控制分量获取单元可以基于电容电压的基波电压分量和谐波电压分量获得前馈电压控制分量。
具体地，前馈电压控制分量获取单元可以包括第一电压获得单元141。
第一电压获得单元141可以基于与并网逆变器的输出端连接的滤波器120中的电容器C的电容电压uc获得第一电压ucf2(即，基波电压分量)。
如图1至图3所示，第一电压获得单元141可通过对电容电压执行变换和/或滤波来获得第一电压ucf2。
另外，如图1至图3所示，带通滤波器142通过对电容电压uc进行带通滤波以获得第二电压ucf1(即，谐波电压分量)。
如图1所示，第一电压获得单元141可包括两个坐标转换单元以及低通滤波单元146。第一电压获得单元可通过对电容电压执行坐标变换和滤波来获得第一电压ucf2，例如，第一电压获得单元141可基于经由锁相环170获得的相角对电容电压uc进行旋转坐标转换，在旋转坐标系下通过低通滤波单元146对电容电压进行低通滤波，对滤波后的电压进行旋转坐标反变换以获得第一电压ucf2。
如图4所示，第一电压获得单元141可以进行正序变换和负序变换两者，具体地，第一电压获得单元141可以对电容电压uc进行正序abc坐标至dq+坐标的转化，然后通过低通滤波单元146进行低通滤波，再对滤波后的电压进行dq+坐标至abc坐标的转换。类似地，第一电压获得单元141可以同时对电容电压uc进行负序abc坐标至dq-坐标的转化，然后通过低通滤波单元146进行低通滤波，对滤波后的电压进行dq-坐标至abc坐标的转换，叠加后获得第一电压ucf2。
可选地，负序变换可被省略，当第一电压获得单元141同时进行正序转换和负序转换时，可精确地获得基波电压分量。
如图2所示，与根据本发明的第一实施例不同，在本发明的第二实施例中，第一电压获得单元141可通过对电容电压uc执行快速傅里叶变换(FFT)来获得第一电压ucf2(基波电压分量)，当通过对电容电压执行FFT来获得第一电压ucf2时，计算量较大，变换时间较长，对软件算法运行速度和/或硬件配置要求比较高。
如图3所示，与根据本发明的第一实施例和第二实施例均不同，在本发明的第三实施例中，第一电压获得单元141可对电容电压uc进行第二频带内的带通滤波来获得第一电压ucf2。当第一电压获得单元141通过带通滤波器实现时，其传递函数Gf(s)不受具体限制。与通过带通滤波器142进行带通滤波的第一频带不同，第二频带窄于第一频带。
如上所述，带通滤波器142可通过对电容电压uc进行第一频带内的带通滤波以获得第二电压ucf1。
带通滤波器142的带通滤波器的传递函数可以为：
Figure BDA0002836174640000081
其中，ω0为中心频率，可选地，中心频率经过调整可以为1250Hz，并且中心频率可以是滤波器120的谐振频率，ωc为带宽，例如，带宽可以为800Hz。
虽然没有示出，但基波电压分量还可以通过希尔伯特变换等获得。
根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制装置可通过带通滤波器142对电容电压进行带通滤波，从而提取电容电压的谐波电压分量，进而可以将其与经由第一电压获得单元获得的基波电压分量进行叠加(例如，加权叠加)，因此，根据本发明的实施例的前馈控制方法既能抑制低频谐波，又具有谐振频带阻尼作用。
另外，与仅通过坐标转换获得前馈控制分量的技术方案相比，根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制装置及下文将描述的前馈控制方法，可保留电容电压的谐振频率范围内的频率分量，相位裕度可改善更多，控制精度更高，电网的电流谐波更小，谐波抑制特性更好。
如图1至图3所示，前馈电压控制分量获取单元还可包括：第一比例单元143、第二比例单元144和第一加法器145。前馈电压控制分量获取单元也可以不包括比例单元、加法器等加权前馈部件。
如图1至图3所示，第一比例单元143可以将第一电压ucf2与第一加权系数kf2相乘来获得第一加权电压。
第二比例单元144可将第二电压ucf1与第二加权系数kf1相乘以获得第二加权电压。
可选地，第一比例单元143和第二比例单元144均可通过乘法器等实现。第一加法器145可以将第一加权电压与第二加权电压相加以获得前馈电压控制分量uf。
第一加权系数kf2和第二加权系数kf1均可处于大于0且小于等于1的范围内，可选地，可根据电网的类型(例如，强电网或弱电网)调整第一加权系数kf2和第二加权系数kf1的大小。这里，不必要求第一加权系数kf2和第二加权系数kf1的总和为1，因此，根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制装置和前馈控制方法可具有更高的调整自由度。
如图1至图3所示，根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制装置还可包括电流环150和并网逆变器控制器160。
电流环150可以通过使用相角θ以及电感器L1的电感电流i1获得第一输出电压ui，具体地，电流环150的输入可以为预先设定的电流iref，电流环150可以将iref乘以θ的正弦获得交流电流i1*，然后将其与电感电流i1作差，获得的电流之差输入到比例谐振控制器(其传递函数可以为Gi(s))，进而经由比例谐振控制器输出得到第一输出电压ui。
并网逆变器控制器160可包括第二加法器161和脉冲调制单元162，第二加法器161可将前馈电压控制分量uf与第一输出电压ui相加以输出控制电压u* inv，脉冲调制单元162可接收控制电压u* inv并且向并网逆变器110输出控制信号。脉冲调制单元162可以为空间矢量脉宽调制(SVPWM)单元等，但本发明不限与此。
应该理解，根据本发明示例性实施例的前馈控制装置中的各个单元或模块可被实现硬件组件和/或软件组件。本领域技术人员可根据限定的各个单元所执行的处理，可以例如使用现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、软件算法等来实现各个单元。
图5和图6是示出根据本发明的示例性实施例的并网逆变器的前馈控制方法的流程图。
参照图5，根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制方法可包括步骤S110、S120、S130和S140。
在步骤S110中，从与并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号。如上所述，滤波器可以为LCL型滤波器。第一预定频率范围优选涵盖带通滤波的预设中心频率。
可通过离散傅里叶分析的方式提取谐波信号。
具体地，从与并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号的步骤S110可包括：对电容电压进行离散傅里叶分析以提取在第一预定频率范围内的谐波信号。
具体的离散傅里叶分析的过程可如上所述，即，可以通过对电容电压进行离散傅里叶变换(例如，快速傅里叶变换)来提取第一预定范围内的谐波信号。
在步骤S120，可以基于谐波信号在第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值确定与谐波幅值的最大值对应的频率。
基于谐波信号在第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值确定与谐波幅值的最大值对应的频率的步骤S120可包括：将离散傅里叶变换后的数据转换为复数形式，计算模值，并且确定模值中的最大值以及与最大值对应的频率。
具体地，可以将变换后的数据转换为复数形式，然后基于复数形式的变换数据计算对应频率的模值，并且对比一段频率范围内的幅值(模值)，确定模值中的最大值，并且确定与模值中的最大值对应的频率，由此确定带通滤波器的中心频率。
在步骤S130，通过对电容电压进行以与最大值对应的频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量。具体的带通滤波的传递函数等如上所述，这里不再赘述。
在步骤S140，基于电容电压的基波电压分量和谐波电压分量获得前馈电压控制分量。
如上所述，带通滤波可具有启停机制，通过对电容电压进行以频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量的步骤S130可包括：响应于电容电压在与幅值最大值对应的频率的电压幅值超过阈值而通过对电容电压进行以频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量。
根据本发明的实施例，通过将带通滤波的中心频率始终保持为网侧滤波器的谐振频率，由此更加精确地提取特定谐波分量用于前馈控制，提高有源阻尼策略针对谐振的抑制效果。
另外，根据本发明的实施例，还可通过电容电压加权前馈的方式降低并网点的电流谐波，提高系统相角稳定裕度。
如图6所示，基于电容电压的基波电压分量和谐波电压分量获得前馈电压控制分量的步骤S140可包括作为加权前馈控制步骤的步骤S1401、S1402和S1403，然而，本发明不限于此，加权前馈控制仅仅是示例，本发明不限于此。
在步骤S1401，将基波电压分量与第一加权系数相乘以获得第一加权电压。第一加权系数可以处于大于0且小于等于1的范围。
在步骤S1402，将谐波电压分量与第二加权系数相乘以获得第二加权电压，与第一加权电压类似，第二加权系数也可以处于大于0且小于等于1的范围。
在步骤S1403，将第一加权电压与第二加权电压相加以获得前馈电压控制分量。
基波电压分量的获取可以有多种方式，例如，如上所述的坐标转换和低通滤波、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、带通滤波等等。
这里仅仅以坐标转换和低通滤波的方式描述基波电压分量的获取，不发明不限于此。
例如，本发明的前馈控制方法还可包括获得电容电压的相角的步骤。
具体地，可以基于相角对电容电压进行旋转坐标转换，在旋转坐标系下对电容电压进行低通滤波，对滤波后的电压进行旋转坐标反变换以获得基波电压分量。具体的坐标转换和低通滤波过程已参照图4进行了描述，这里不再赘述。
根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制方法还可包括将前馈电压控制分量加载到电流环的输出电压上，从而产生控制电压。
具体地，本发明的前馈控制方法可包括：获得电感器的电感电流；通过使用电感电流以及相角的电流环获得第一输出电压；以及基于前馈电压控制分量和第一输出电压之和控制脉冲调制单元以控制并网逆变器。
换言之，本发明的前馈控制方法可用于谐波电压分量的获取，也可以进一步用于前馈电压控制分量的获取以及最终的控制电压的生成。
作为示例，可通过诸如采样单元(例如，传感器)等辅助性装置获得电感电流、电容电压等。可以通过作为SVPWM单元的脉冲调制单元接收控制电压并且向并网逆变器输出控制信号。
图7是电容电压并网电流谐波的分析图，图8是电容电压加权前馈并网电流谐波的分析图，图9是与电容电压前馈和电容电压加权前馈对应的并网逆变器输出阻抗幅频和相频特性曲线的对比示图。
如图7和图8所示，当直接对电容电压进行前馈控制时，总谐波失真约为3.71％；当通过对电容电压进行加权前馈控制时，总谐波失真约为1.67％。
与直接对电容电压进行前馈控制的情况相比，对电容电压进行加权前馈控制时的总谐波失真相对更低。
如图9所示，与电容电压直接前馈相比，电容电压加权前馈控制方案的相位稳定裕度更大，抑制电流谐波的效果更好。
另外，与对并网电压进行前馈的方案相比，电容电压加权前馈的相位稳定裕度更大，并且与对并网电压进行采样相比，对电容电压进行采样相对更加容易。
根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制方法及前馈控制装置能够提高有源阻尼策略针对谐振的抑制效果。
根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制装置及前馈控制方法可抑制并网点的电流谐波，提高系统对电网阻抗的鲁棒稳定性。
与仅通过坐标转换获得前馈控制分量的技术方案相比，根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制方法及前馈控制方法，可保留电容电压的谐振频率范围内的频率分量，系统的相位稳定裕度可改善更多，控制精度更高，电网的电流谐波更小，谐波抑制特性更好。
根据本发明的实施例的并网逆变器的前馈控制方法及前馈控制装置能够提高有源阻尼策略针对谐振的抑制效果。
上述步骤的各个操作可被编写为软件程序或指令，因此，根据本发明的示例性实施例的前馈控制方法可经由软件实现，本发明的示例性实施例的计算机可读存储介质可存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述示例性实施例所述的并网逆变器的前馈控制方法。
根据本公开的各个实施例，装置(例如模块或它们的功能)或方法可以通过存储在计算机可读存储介质中的程序或指令来实现。在该指令被处理器执行的情况下，处理器可以执行对应于该指令的功能或执行对应于该指令的方法。模块的至少一部分可以由处理器实现(例如，执行)。编程模块的至少一部分可以包括用于执行至少一个功能的模块、程序、例程、指令集和过程。在一个示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述使用任何编程语言来编写指令或软件。
计算机可读存储介质包括非暂时性计算机可读存储介质，例如，可包括诸如软盘和磁带的磁介质、光介质(包括光盘(CD)ROM和DVD ROM)、诸如软式光盘的磁光介质、设计用于存储和执行程序命令的诸如ROM、RAM的硬件装置以及闪速存储器。所述程序命令包括由计算机使用解释器可执行的语言代码以及由编译器产生的机器语言代码。上述的硬件装置可以通过用于执行本公开的各个实施例的操作的一个或更多个软件模块来实现。
本公开的模块或编程模块可以包括在省略一些部件或添加其它部件的情况下前述部件中的至少一个。所述模块、编程模块或者其它部件的操作可以顺序执行、并行执行、循环执行或试探执行。此外，一些操作可以以不同的顺序执行、可被省略或用其他操作进行扩展。
本发明的示例性实施例的计算机可读存储介质和/或前馈控制装置可以是风力发电机组的一部分，或者控制器或控制系统的一部分，也可以是风电变流器的一部分。
例如，根据本发明的示例性实施例可提供一种并网逆变器的控制器，该控制器可包括：处理器(未示出)和存储器(未示出)，其中，存储器存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述示例性实施例所述的并网逆变器的前馈控制方法。
虽然已表示和描述了本发明的一些示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改，例如，可以将不同实施例的技术特征进行组合。

Claims (13)

1.一种并网逆变器的前馈控制方法，其特征在于，包括：
从与所述并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号；
基于所述谐波信号在所述第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值，确定与谐波幅值的最大值对应的频率；
通过对所述电容电压进行以所述频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量；
基于所述电容电压的基波电压分量和所述谐波电压分量获得前馈电压控制分量。
2.根据权利要求1所述的并网逆变器的前馈控制方法，其特征在于，从与所述并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号的步骤包括：对所述电容电压进行离散傅里叶分析以提取在所述第一预定频率范围内的谐波信号；
基于所述谐波信号在所述第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值确定与谐波幅值的最大值对应的频率的步骤包括：将离散傅里叶变换后的数据转换为复数形式，计算模值，并且确定模值中的最大值以及与模值中的最大值对应的频率。
3.根据权利要求1所述的并网逆变器的前馈控制方法，其特征在于，所述第一预定频率范围涵盖预先设计的带通滤波器的中心频率，
通过对所述电容电压进行以所述频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量的步骤包括：响应于所述电容电压在所述频率的电压幅值超过阈值而通过对所述电容电压进行以所述频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的并网逆变器的前馈控制方法，其特征在于，基于所述电容电压的基波电压分量和所述谐波电压分量获得前馈电压控制分量的步骤包括：
将所述基波电压分量与第一加权系数相乘以获得第一加权电压；
将所述谐波电压分量与第二加权系数相乘以获得第二加权电压；
将第一加权电压与第二加权电压相加以获得前馈电压控制分量。
5.根据权利要求4所述的并网逆变器的前馈控制方法，其特征在于，所述前馈控制方法还包括：获得所述电容电压的相角；
其中，基于所述相角对所述电容电压进行旋转坐标转换，在旋转坐标系下对所述电容电压进行低通滤波，对滤波后的电压进行旋转坐标反变换以获得所述基波电压分量。
6.根据权利要求5所述的并网逆变器的前馈控制方法，其特征在于，所述前馈控制方法还包括：
获得流过所述滤波器中的电感器的电感电流；
通过使用所述电感电流以及所述相角的电流环获得第一输出电压；以及
基于所述前馈电压控制分量和所述第一输出电压之和控制脉冲调制单元以控制所述并网逆变器。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有指令或程序，当所述指令或程序由处理器执行时实现根据权利要求1至6中任一项所述的前馈控制方法。
8.一种并网逆变器的前馈控制装置，其特征在于，包括：
信号提取单元，被配置为从与所述并网逆变器的输出端连接的滤波器中的电容器的电容电压提取第一预定频率范围内的谐波信号；
频率确定单元，被配置为基于所述谐波信号在所述第一预定频率范围内的各个频率的谐波幅值确定与谐波幅值的最大值对应的频率；
带通滤波器，被配置为通过对所述电容电压进行以所述频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量；
前馈电压控制分量获取单元，被配置为基于所述电容电压的基波电压分量和所述谐波电压分量获得前馈电压控制分量。
9.根据权利要求8所述的并网逆变器的前馈控制装置，其特征在于，
所述信号提取单元被进一步配置为：对所述电容电压进行离散傅里叶变换以提取在所述第一预定频率范围内的谐波信号，
所述频率确定单元被进一步配置为：将离散傅里叶变换后的数据转换为复数形式，计算模值，并且确定模值中的最大值以及与最大值对应的频率。
10.根据权利要求8所述的并网逆变器的前馈控制装置，其特征在于，所述第一预定频率范围涵盖预先设计的带通滤波器的中心频率，
带通滤波器被进一步配置为响应于所述电容电压在所述频率的电压幅值超过阈值而通过对所述电容电压进行以所述频率为中心频率的带通滤波来获得谐波电压分量。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的并网逆变器的前馈控制装置，其特征在于，所述前馈电压控制分量获取单元包括：
第一电压获得单元，被配置为基于所述电容电压获得基波电压分量；
第一比例单元，被配置为将所述基波电压分量与第一加权系数相乘以获得第一加权电压；
第二比例单元，被配置为将谐波电压分量与第二加权系数相乘以获得第二加权电压；
第一加法器，将第一加权电压与第二加权电压相加以获得前馈电压控制分量。
12.根据权利要求11所述的并网逆变器的前馈控制装置，其特征在于，所述前馈控制装置还包括：锁相环，被配置为获得所述电容电压的相角，
所述第一电压获得单元被进一步配置为：基于所述相角对所述电容电压进行旋转坐标转换，在旋转坐标系下对所述电容电压进行低通滤波，对滤波后的电压进行旋转坐标反变换以获得所述基波电压分量。
13.根据权利要求12所述的并网逆变器的前馈控制装置，其特征在于，所述前馈控制装置还包括：
电流环，被配置为通过使用所述相角以及流过所述滤波器中的电感器的电感电流获得第一输出电压；
并网逆变器控制器，包括第二加法器和脉冲调制单元，所述第二加法器被配置为将所述前馈电压控制分量与所述第一输出电压相加以输出控制电压，所述脉冲调制单元被配置为接收所述控制电压并且向所述并网逆变器输出控制信号。
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