CN114336760A - 一种微电网谐波抑制方法、电子设备及计算机介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微电网谐波抑制方法、电子设备及计算机介质，方法包括：通过主动控制步骤抑制微电网谐波，若此时微电网谐波含量不满足标准条件，通过主动控制步骤和被动控制步骤共同抑制微电网谐波；其中，所述的主动控制步骤包括：通过ip‑iq法检测微电网谐波，根据检测的微电网谐波，通过采用恒功率控制的并网逆变器生成补偿电流，将补偿电流和电网所需的并网电流合成为参考电流，通过基于PI控制的并网逆变器将参考电流输入电网；所述的被动控制步骤包括：通过加入电网线路上的UPQC抑制微电网谐波。与现有技术相比，本发明谐波抑制效果好，稳定性强，节约运维成本。

Description

一种微电网谐波抑制方法、电子设备及计算机介质

技术领域

本发明涉及供电技术领域，尤其是涉及一种微电网谐波抑制方法、电子设备及计算机介质。

背景技术

电力是国民经济的动力，是一个国家主要的能源形式。电力行业的发展极大地促进了国民经济的增长。现在电力主要靠的还是传统化石燃料燃烧进行发电。随着传统能源的不断消耗，人们越来越意识到发展新型清洁能源的重大意义。微电网可利用的能源类型多样，可以减少人类对不可再生能源的利用。微电网是一种小型电力系统，包括分布式电源、储能装置、能量变换装置、负载和保护系统，电力系统中用电设备和各种负荷都会产生电能质量问题。目前，随着电力电子技术的发展，各种电力电子装置得到广泛应用特别在具有电力系统特征的微电网中，存在许多电能变换装置，将给微电网产生大量谐波，影响微电网的正常运行，增大系统的损耗，甚至还会引起系统的谐振问题，所以有效抑制电网中的谐波问题具有重大意义。

目前，对于电网中存在的谐波大多都是通过基于瞬时无功功率控制逆变器检测谐波控制逆变器发出补偿电流控的主动控制和加入APF、DVR等电能质量控制装置共同治理。一方面，采用基于瞬时无功功率检测谐波时容易受到三相不平衡和各种不稳定负载影响检测的准确性，此方法用来抑制谐波的局限性较大，另一方面，加入APF、DVR等某种类型的调节装置不但会大大增加治理成本，还会增加装置运行维护的复杂程度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种微电网谐波抑制方法、电子设备及计算机介质，谐波抑制效果好，稳定性强，节约运维成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种微电网谐波抑制方法，包括：

通过主动控制步骤抑制微电网谐波，若此时微电网谐波含量不满足标准条件，通过主动控制步骤和被动控制步骤共同抑制微电网谐波；

标准条件包括：谐波总畸变率(THD)小于3.7％；

其中，所述的主动控制步骤包括：

通过ip-iq法检测微电网谐波，根据检测的微电网谐波，通过采用恒功率控制的并网逆变器生成补偿电流，将补偿电流和电网所需的并网电流合成为参考电流，通过基于PI控制的并网逆变器将参考电流输入电网；

所述的被动控制步骤包括：

通过加入电网线路上的UPQC抑制微电网谐波。

进一步地，所述的UPQC的串联侧采用SVPWM电压控制方式。

进一步地，所述的SVPWM电压控制方式的具体过程包括：

将电网三相电压U_a、U_b和U_c转换到α–β平面坐标系中，获得U_α和U_β，将U_α和U_β合成参考电压矢量U_ref，判断U_ref所在扇区，计算该扇区两个基础非零矢量的矢量作用时间T₁和T₂，然后根据T₁和T₂和扇区计算矢量切换点T_a、T_b和T_c，通过矢量切换点和载波比较导通晶闸管，产生PWM波形。

进一步地，所述的UPQC的并联侧采用滞环控制方式。

进一步地，所述的ip-iq法的具体过程包括以下步骤：

51)设电网三相电流i_a、i_b和i_c的零序分量为i₀＝(i_a+i_b+i_c)/3，根据以下公式计算零序电流：i′_a＝i_a-i₀，i′_b＝i_b-i₀，i′_c＝i_c-i₀；

52)将i′_a、i′_b和i′_c分解为正序和负序分量组；

53)将正序和负序分量组变换至abc/dq坐标系，求得i_p和i_q经有源低通滤波器F得到直流分量：

54)对

和

进行信号反变换，得到电流基波正序电流；

55)根据电流基波正序电流计算谐波、基波负序和零序电流之和。

进一步地，所述的正序和负序分量组的表达式为：

其中，n为谐波次数。

进一步地，所述的电流基波正序电流的表达式为：

所述的谐波、基波负序和零序电流之和的表达式为：

i_ah＝i_a-i′_1+a

i_bh＝i_b-i′_1+b

i_ch＝i_c-i′_1+c。

进一步地，所述的标准条件包括：谐波总畸变率小于设定值。

一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用所述程序指令能够执行所述的微电网谐波抑制方法。

一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现所述的微电网谐波抑制方法。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)本发明主动控制步骤采用ip-iq法检测系统谐波，可以在电网三相不平衡和各种负载情况下稳定、准确地检测出系统的谐波含量，进而控制逆变器发出补偿电流，主动治理谐波，但是由于逆变器本身就是一个谐波源，可能导致微电网谐波仍不能使谐波含量满足标准，本发明被动控制步骤加装一个UPQC，进行被动控制，主动控制步骤和被动控制步骤相结合，谐波抑制效果好；

(2)本发明逆变器控制采用ip-iq法检测谐波，通过基于PI控制的并网逆变器将参考电流输入电网，使得检测谐波过程更稳定，不易受到各种负载和电压不平衡影响；

(3)本发明UPQC的串联侧采用SVPWM控制方式，可明显减小逆变器输出电流的谐波成分，电压利用率高，易实现数字化，大大降低运维成本，同时也大大的补偿了电网中的畸变电压；

(4)本发明UPQC的并联侧采用滞环控制方式，可以根据电流的变化快速的响应，不需要载波，结构简单，节约成本；

(5)本发明ip-iq法可以在电网三相不平衡和各种负载情况下稳定准确的检测出系统的谐波含量。

附图说明

图1为基于微电网谐波抑制方法的电网结构示意图；

图2为ip-iq法的原理图；

图3为本发明的方法流程示意图；

图4为SVPWM结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种微电网谐波抑制方法，如图1和图3，包括：

通过主动控制步骤抑制微电网谐波，若此时微电网谐波含量不满足标准条件，通过主动控制步骤和被动控制步骤共同抑制微电网谐波；

其中，主动控制步骤包括：

通过ip-iq法检测微电网谐波，根据检测的微电网谐波，通过采用恒功率控制(PQ控制)的并网逆变器生成补偿电流，将补偿电流和电网所需的并网电流合成为参考电流，通过基于PI控制的并网逆变器将参考电流输入电网；

当微电网并网运行时，逆变器采用简化的恒功率控制(PQ控制)，不需要太多的PI控制器发出并网电流，大大节约成本。

被动控制步骤包括：

通过加入电网线路上的UPQC抑制微电网谐波，UPQC的串联侧采用SVPWM电压控制方式，UPQC的并联侧采用滞环控制方式；

UPQC补偿任务的关键点就是逆变电路的控制方法，SVPWM的原理是由三相功率逆变器的六个功率开关原件组成的特定模式产生的脉宽调制波，能够产生控制串联侧开关通过的PWM信号来控制补偿电压的变化，相比于其他PWM技术，采用SVPWM电压控制方式可明显减小逆变器输出电流的谐波成分，控制简单，电压利用率高，UPQC的并联侧采用滞环控制方式，此方式可以根据电流的变化快速的响应，不需要载波，结构简单，节约成本。

当微电网中含有非线性负荷时，会使微电网中的谐波含量严重超标，通过主动控制步骤使并网逆变器主动治理谐波，但是由于逆变器本身就是一个谐波源，可能导致微电网谐波仍不能使谐波含量满足标准，在这种情况下，通过被动控制步骤，即加装一个UPQC，进行被动控制。

综上，实施例提出的微电网谐波抑制方法采用ip-iq法检测系统谐波，可以在电网三相不平衡和各种负载情况下稳定、准确地检测出系统的谐波含量，进而控制逆变器发出补偿电流，另一方面加装UPQC，UPQC的串联侧采用SVPWM控制方式，可明显减小逆变器输出电流的谐波成分，电压利用率高，易实现数字化，大大降低运维成本，同时也大大的补偿了电网中的畸变电压。

如图4，SVPWM电压控制方式的具体过程包括：

将电网三相电压U_a、U_b和U_c转换到α–β平面坐标系中，获得U_α和U_β，将U_α和U_β合成参考电压矢量U_ref，判断U_ref所在扇区，计算该扇区两个基础非零矢量的矢量作用时间T₁和T₂，然后根据T₁和T₂和扇区计算矢量切换点T_a、T_b和T_c，通过矢量切换点和载波比较导通晶闸管，产生PWM波形。

如图2，ip-iq法的具体过程包括以下步骤：

51)设电网三相电流i_a、i_b和i_c的零序分量为i₀＝(i_a+i_b+i_c)/3，根据以下公式计算零序电流：i′_a＝i_a-i₀，i′_b＝i_b-i₀，i′_c＝i_c-i₀；

52)将i′_a、i′_b和i′_c分解为正序和负序分量组：

其中，n为谐波次数；

53)将正序和负序分量组变换至abc/dq坐标系，求得i_p和i_q经有源低通滤波器F得到直流分量：

54)对

和

进行信号反变换，得到电流基波正序电流：

55)根据电流基波正序电流计算谐波、基波负序和零序电流之和：

i_ah＝i_a-i′_1+a

i_bh＝i_b-i′_1+b

i_ch＝i_c-i′_1+c

实施例2

一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用所述程序指令能够执行实施例1所述的微电网谐波抑制方法。

实施例3

一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现实施例1所述的微电网谐波抑制方法。

实施例1、实施例2和实施例3提出了一种微电网谐波抑制方法、电子设备及计算机介质，采用结合主动控制和被动控制的新型策略改善电网质量，主动控制过程中，逆变器控制采用改进的ip-iq法检测谐波，加入PI控制器，使得检测谐波过程更稳定不易受到各种负载和电压不平衡影响，被动控制过程中，在线路上加装UPQC，UPQC结构分别采用SVPWM和PWM控制法作为串联侧和并联侧的控制方法，补偿畸变电压和谐波电流，控制简单，电压利用率高，易实现数字化。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微电网谐波抑制方法，其特征在于，包括：

通过主动控制步骤抑制微电网谐波，若此时微电网谐波含量不满足标准条件，通过主动控制步骤和被动控制步骤共同抑制微电网谐波；

其中，所述的主动控制步骤包括：

通过ip-iq法检测微电网谐波，根据检测的微电网谐波，通过采用恒功率控制的并网逆变器生成补偿电流，将补偿电流和电网所需的并网电流合成为参考电流，通过基于PI控制的并网逆变器将参考电流输入电网；

所述的被动控制步骤包括：

通过加入电网线路上的UPQC抑制微电网谐波。

2.根据权利要求1所述的一种微电网谐波抑制方法，其特征在于，所述的UPQC的串联侧采用SVPWM电压控制方式。

3.根据权利要求2所述的一种微电网谐波抑制方法，其特征在于，所述的SVPWM电压控制方式的具体过程包括：

将电网三相电压U_a、U_b和U_c转换到α–β平面坐标系中，获得U_α和U_β，将U_α和U_β合成参考电压矢量U_ref，判断U_ref所在扇区，计算该扇区两个基础非零矢量的矢量作用时间T₁和T₂，然后根据T₁和T₂和扇区计算矢量切换点T_a、T_b和T_c，通过矢量切换点和载波比较导通晶闸管，产生PWM波形。

4.根据权利要求1所述的一种微电网谐波抑制方法，其特征在于，所述的UPQC的并联侧采用滞环控制方式。

5.根据权利要求1所述的一种微电网谐波抑制方法，其特征在于，所述的ip-iq法的具体过程包括以下步骤：

51)设电网三相电流i_a、i_b和i_c的零序分量为i₀＝(i_a+i_b+i_c)/3，根据以下公式计算零序电流：i′_a＝i_a-i₀，i′_b＝i_b-i₀，i′_c＝i_c-i₀；

52)将i′_a、i′_b和i′_c分解为正序和负序分量组；

53)将正序和负序分量组变换至abc/dq坐标系，求得i_p和i_q经有源低通滤波器F得到直流分量：

54)对

和

进行信号反变换，得到电流基波正序电流；

55)根据电流基波正序电流计算谐波、基波负序和零序电流之和。

6.根据权利要求5所述的一种微电网谐波抑制方法，其特征在于，所述的正序和负序分量组的表达式为：

其中，n为谐波次数。

7.根据权利要求6所述的一种微电网谐波抑制方法，其特征在于，所述的电流基波正序电流的表达式为：

所述的谐波、基波负序和零序电流之和的表达式为：

i_ah＝i_a-i′_1+a

i_bh＝i_b-i′_1+b

i_ch＝i_c-i′_1+c。

8.根据权利要求1所述的一种微电网谐波抑制方法，其特征在于，所述的标准条件包括：谐波总畸变率小于设定值。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至8任一所述的微电网谐波抑制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-8任一所述的微电网谐波抑制方法。

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