CN116191428A - 基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法及相关装置，包括：采集逆变器侧电流、网侧电流以及滤波电容的电容电压，网侧电流为所述逆变器输出到电网的电流；根据所述电容电压和所述网侧电流确定参考电流；将所述参考电流和所述逆变器侧电流输入到所述电流环控制器和所述数字倍频增益控制器，得到目标控制量；根据所述目标控制量生成驱动所述逆变器的开关信号，以驱动所述逆变器。本发明通过数字倍频增益控制器，既能够在电流控制环节中直接闭环电流，以抑制谐波电流，又能够针对谐波的频率来提高增益和带宽以实现数字倍频增益控制，其能够有效提高虚拟同步机的等效输出阻抗，提高了抑制并网谐波电流的性能，保证了并网电流质量。
Description
技术领域
本发明涉及并网发电技术领域，尤其涉及一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法及相关装置。
背景技术
随着人们对能源安全和温室气体排放的日益关注，分布式发电得到了迅速的发展，并网逆变器作为分布式发电系统与电网能量交互的桥梁，在向电网注入优质电力、保证安全运行和提供电网支持方面发挥着重要作用。
逆变器在电力系统中等效为电压源，常用虚拟同步机(VSG，Virtual SynchronousGenerator)进行控制，当虚拟同步机接入畸变电网时，其并网模型可以等效为两个电压源通过虚拟同步机的等效输出阻抗和线路阻抗相连，电网谐波电流无法由逆变器直接控制，而与电网谐波大小和虚拟同步机的等效输出阻抗有关，由于虚拟同步机的等效输出阻抗近似为滤波器阻抗，使得虚拟同步机的等效输出阻抗过小并且无法直接调节，当电网电压的轻微失真都会通过虚拟同步机的等效输出阻抗形成谐波回路，造成并网电流畸变，并网电流质量难以得到保证。
发明内容
本发明提供了一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法、装置、电子设备和存储介质，以解决逆变器并网时，虚拟同步机的等效输出阻抗过小并且无法直接调节，导致并网电流质量难以保证的问题。
第一方面，本发明提供了一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法，应用于设置有电流环控制器、数字倍频增益控制器、滤波电容以及逆变器的并网谐波电流抑制系统，包括：
采集逆变器侧电流、网侧电流以及所述滤波电容的电容电压，所述网侧电流为所述逆变器输出到电网的电流；
根据所述电容电压和所述网侧电流确定参考电流；
将所述参考电流和所述逆变器侧电流输入到所述电流环控制器和所述数字倍频增益控制器，得到目标控制量；
根据所述目标控制量生成驱动所述逆变器的开关信号，以驱动所述逆变器。
可选地，所述数字倍频增益控制器的传递函数如下：
上述公式中，Q1和S分别为第一、第二数字低通滤波器的传递函数，N为一个基频周期内的采样次数，z-N为数字倍频增益的时延单位，zk是相位补偿环节的增益系数，k为相位补偿环节的增益的补偿系数，krc为整体的增益系数。
可选地，所述将所述参考电流和所述逆变器侧电流输入到所述电流环控制器和所述数字倍频增益控制器，得到目标控制量，包括：
计算所述参考电流与所述逆变器侧电流的差值，得到电流误差值；
将所述电流误差值输入到所述电流环控制器中，得到第一控制量；
将所述电流误差值输入到所述数字倍频增益控制器中，得到第二控制量；
将所述第一控制量和所述第二控制量叠加得到目标控制量。
可选地，所述电流环控制器为比例控制器。
可选地，所述并网谐波电流抑制系统还包括虚拟同步机控制器和电压环控制器，所述根据所述电容电压和所述网侧电流确定参考电流，包括：
将所述电容电压、所述网侧电流、预设有功功率和预设无功功率输入所述虚拟同步机控制器中，得到参考电压；
计算所述参考电压与所述电容电压的差值，以作为电压误差值；
将所述电压误差值输入电压环控制器中得到参考电流。
可选地，所述电压环控制器为比例谐振控制器。
第二方面，本发明提供了一种基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置，应用于设置有电流环控制器、数字倍频增益控制器以及滤波电容的并网谐波电流抑制系统，包括：
电流和电压采集模块，用于采集逆变器侧电流、网侧电流以及所述滤波电容的电容电压，所述网侧电流为所述逆变器输出到电网的电流；
参考电流确定模块，用于根据所述电容电压和所述网侧电流确定参考电流；
目标控制量计算模块，将所述参考电流和所述逆变器侧电流输入到所述电流环控制器和所述数字倍频增益控制器，得到目标控制量；
逆变器控制模块，用于根据所述目标控制量生成驱动所述逆变器的开关信号，以驱动所述逆变器。
可选地，所述数字倍频增益控制器的传递函数如下：
上述公式中，Q1和S分别为第一、第二数字低通滤波器的传递函数，N为一个基频周期内的采样次数，z-N为数字倍频增益的时延单位，zk是相位补偿环节的增益系数，k为相位补偿环节的增益的补偿系数，krc为整体的增益系数。
第三方面，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明第一方面所述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明第一方面所述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法。
本发明实施例的方法应用于设置有电流环控制器、数字倍频增益控制器、滤波电容以及逆变器的并网谐波电流抑制系统，在采集逆变器侧电流、网侧电流以及滤波电容的电容电压后，根据电容电压和网侧电流确定参考电流，将参考电流和逆变器侧电流输入到电流环控制器和数字倍频增益控制器得到目标控制量，根据目标控制量生成驱动逆变器的开关信号，以驱动逆变器，通过数字倍频增益控制器，既能够在电流控制环节中直接闭环电流，以抑制谐波电流，又能够针对谐波的频率来提高增益和带宽以实现数字倍频增益控制，其能够有效提高虚拟同步机的等效输出阻抗，提高了抑制并网谐波电流的性能，保证了并网电流质量。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。
图1是现有技术的并网谐波电流抑制的示意图；
图2是本发明实施例的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制的示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法的流程图；
图4A是本发明实施例二提供的一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法的流程图；
图4B是本发明实施例中数字倍频增益器的bode图；
图4C是本发明实施例中虚拟同步机并网的等效原理图；
图4D是改进前和改进后的等效输出阻抗的示意图；
图4E是改进前和改进后的谐波电流的示意图；
图5是本发明实施例三提供的一种基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置的结构示意图；
图6是本发明实施例四提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
图1为现有技术中一种并网谐波电流抑制的示意图，如图1所示，Vdc为直流侧电压，i1、i2分别为逆变器侧电流和网侧电流，uc、upcc、ug分别为电容电压、PCC点电压和电网电压，L1、Cf分别为逆变器侧电感和滤波电容，Lg为电网阻抗，Zline表示虚拟同步机与PCC点之间的阻抗。
通过采集PCC点电压后，前馈与参考电压uref做差，使得虚拟同步机能够有效跟踪PCC点处的谐波电压，从而消除网侧谐波电压带来的影响，也就是使系统产生对应的谐波分量以抵消网侧谐波电压带来的影响，从而间接的降低并网谐波电流的含量，然而，上述方法仍然受线路阻抗和反馈增益大小的限制，导致谐波电流抑制效果能力受限。
为了解决谐波电流抑制受线路阻抗和反馈增益大小的限制，本发明实施例提供一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法，以下结合实施例对本实施例的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法进行详细说明。
实施例一
图3为本发明实施例一提供的一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法的流程图，本实施例可适用于直流电源通过逆变器并网时抑制谐波电流的情况，该方法可以由基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置来执行，该基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置可配置于电子设备中。
如图3所示，该基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法包括：
S101、采集逆变器侧电流、网侧电流以及滤波电容的电容电压，网侧电流为逆变器输出到电网的电流。
如图2所示为本实施例的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制示意图，如图2所示，在并网谐波电流抑制系统中，Vdc为直流侧各种直流电源的电压，比如可以是光伏、风电等直流电源的电压，i1、i2分别为逆变器侧电流和网侧电流，uc、ug分别为电容电压和电网电压，L1、Cf分别为逆变器侧电感和滤波电容，Lg为电网阻抗，Zline表示虚拟同步机与PCC点之间的阻抗。
其中，逆变器侧电流i1可以是逆变器的输出端所输出的电流，网侧电流i2可以是逆变器输出到电网的电流，逆变器侧电流i1和网侧电流i2可以通过电流采集装置来采集，比如，可以通过电流互感器采集，电容电压uc可以通过电压互感器采集。
S102、根据电容电压和网侧电流确定参考电流。
如图2所示，本实施例的并网谐波电流抑制系统还包括功率环和电压环控制器Gu，在将采集到的电容电压uc和网侧电流i2输入到功率计算模块进行计算后，可以得到逆变器输出到电网的有功功率Pout和无功功率Qout，然后将有功功率Pout、无功功率Qou、预设有功功率P0、预设无功功率Q0输入到功率环中得到参考电压的幅值V0和相位θ，进一步通过电压指令计算模块合成参考电压uref，将参考电压uref和电容电压uc做差值计算后得到电压误差，将电压误差输入到电压环控制器Gu即可以得到参考电流iref。
S103、将参考电流和逆变器侧电流输入到电流环控制器和数字倍频增益控制器，得到目标控制量。
本实施例中，数字倍频增益控制器G与电流环控制器Gi并联，数字倍频增益控制器用于对谐波电流进行闭环控制以及提高增益和带宽，如图2所示，参考电流iref与逆变器侧电流i1做差值计算得到电流误差，该电流误差分别输入到电流环控制器Gi和数字倍频增益控制器G得到第一控制量和第二控制量，将第一控制量和第二控制量叠加，以作为目标控制量，该目标控制量为对电流参考值iref实现无静差跟踪时用于控制器逆变器的占空比的参数。
其中，数字倍频增益控制器的传递函数如下：
上述公式中，Q1和S分别为第一、第二数字低通滤波器的传递函数，可以根据电网的属性参数具体设置第一、第二数字低通滤波器的传递函数，本实施例对Q1和S的传递函数不作限制，N为一个基频周期内的采样次数，z-N为数字倍频增益的时延单位，zk是相位补偿环节的增益系数，k为相位补偿环节的增益的补偿系数，krc为整体的增益系数。
S104、根据目标控制量生成驱动逆变器的开关信号，以驱动逆变器。
具体地，可以将目标控制量输入到脉冲调节器PWM中，以使得脉冲调节器产生一定占空比的脉冲信号，通过该脉冲信号控制逆变器的开启或关闭，使得逆变器侧电流i1等于参考电流iref。
本发明实施例的方法应用于设置有电流环控制器、数字倍频增益控制器、滤波电容以及逆变器的并网谐波电流抑制系统，在采集逆变器侧电流、网侧电流以及滤波电容的电容电压后，根据电容电压和网侧电流确定参考电流，将参考电流和逆变器侧电流输入到电流环控制器和数字倍频增益控制器得到目标控制量，根据目标控制量生成驱动逆变器的开关信号，以驱动逆变器，通过数字倍频增益控制器，既能够在电流控制环节中直接闭环电流，以抑制谐波电流，又能够针对谐波的频率来提高增益和带宽以实现数字倍频增益控制，其能够有效提高虚拟同步机的等效输出阻抗，提高了抑制并网谐波电流的性能，保证了并网电流质量。
实施例二
图4A为本发明实施例二提供的一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法的流程图，本发明实施例在上述实施例一的基础上进行优化，如图4A所示，该基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法包括：
S201、采集逆变器侧电流、网侧电流以及滤波电容的电容电压，网侧电流为逆变器输出到电网的电流。
具体地，如图2所示，可以通过电流互感器采集逆变器侧电流i1和网侧电流i2，以及通过电压互感器采集电容电压uc，当然，也可以通过其他诸如电流表、电压表采集电流和电压，本实施例对采集电流和电压的方式不做限制。
S202、将电容电压、网侧电流、预设有功功率和预设无功功率输入虚拟同步机控制器中，得到参考电压。
如图2所示，本实施例的虚拟同步机VSG可以包括功率计算模块、功率环和电压指令计算模块，其中，功率计算模块通过电容电压uc和网侧电流i2可以计算逆变器输出的有功功率Pout和无功功率Qout，功率环用于根据有功功率Pout、无功功率Qout、预设有功功率P0以及预设无功功率Q0计算参考电压的幅值V0和相位θ，进一步通过电压指令计算模块合成参考电压uref。
其中，有功功率Pout和无功功率Qout的计算方式可参考现有的虚拟同步机计算有功功率和无功功率的方法，功率环可以通过以下有功方程和无功方程计算参考电压的幅值V0和相位θ：
P0Pout-(Dp+kp)(ωmω0)＝Jω0s
Q0-Qout＝kq(Vm-V0)
上述公式中，ω0为额定角频率，ωm为参考角频率，Vm为参考幅值，kp为调速器下垂系数，D和J分别为阻尼系数和惯性系数，kq为无功下垂系数，s为拉普拉斯算子。
S203、计算参考电压与电容电压的差值，以作为电压误差值。
具体地，如图2所示，在计算得到参考电压uref后，计算参考电压uref与电容电压uc的差值，得到电压误差值。
S204、将电压误差值输入电压环控制器中得到参考电流。
具体地，如图2所示，本实施例的电压环控制器Gu为比例谐振控制器(PR控制器)，可以将电压误差值输入到电压环控制器Gu中，得到参考电流iref，其中，电压环控制器Gu的传递函数可参考现有技术中的PR控制器，在此不再详述。
S205、计算参考电流与逆变器侧电流的差值，得到电流误差值。
具体地，如图2所示，在电压环控制器Gu输出参考电流iref后，可以计算参考电流iref与逆变器侧电流i1的差值，得到电流误差值，该电流误差值用于输入到电流环控制器Gi和数字倍频增益控制器G中。
S206、将电流误差值输入到电流环控制器中，得到第一控制量。
本实施例的电流环控制器Gi为比例控制器(P控制器)，将电流误差值输入该电流环控制器Gi可以得到第一控制量，其中，电流环控制器Gi的传递函数可参考现有技术中的P控制器，在此不再详述。
将电流误差值输入到电流环控制器中，可以是将电流误差值与电流环控制器Gi的传递函数相乘，得到第一控制量。
S207、将电流误差值输入到数字倍频增益控制器中，得到第二控制量。
本实施例中，数字倍频增益控制器G的传递函数如下：
上述公式中，Q1和S分别为第一、第二数字低通滤波器的传递函数，N为一个基频周期内的采样次数，z-N为数字倍频增益的时延单位，zk是相位补偿环节的增益系数，k为相位补偿环节的增益的补偿系数，krc为整体的增益系数，其中，Q1和S的传递函数可参考现有技术中的数字低通滤波器，在此不再详。
具体地，将电流误差值与上述数字倍频增益控制器G的传递函数相乘，即得到第二控制量。
如图4B所示为本实施例的数字倍频增益控制器G的bode图，从图4B可知，数字倍频增益控制器G没有对基波进行高增益控制，对于特定倍频的谐波电流具有抑制作用。
S208、将第一控制量和第二控制量叠加得到目标控制量。
如图2所示，电流环控制器Gi输出第一控制量和数字倍频增益控制器G输出第二控制量后，将第一控制量和第二控制量叠加后，作为输入到脉冲调节器PWM的输入流。
S209、根据目标控制量生成驱动逆变器的开关信号，以驱动逆变器。
具体地，可以将目标控制量输入到脉冲调节器PWM中，以使得脉冲调节器产生一定占空比的脉冲信号，通过该脉冲信号控制逆变器的开启或关闭，使得逆变器侧电流i1等于参考电流iref，电容电压uc等于参考电压uref。
以下结合附图对本实施例增加数字倍频增益控制器G后提高虚拟同步机的等效输出阻抗进行推导和验证，具体地如下：
由于在虚拟同步机控制中，电流环控制器Gi控制逆变器侧电流i1以实现对参考电流iref的无静差跟踪，逆变器侧电流i1可以通过如下公式计算：
上述公式(1)中，Ti为参考电流iref到逆变器侧电流i1的传递函数，ZL1为逆变器侧电感，z-1为数字倍频增益的时延单位。
另外，由电压环控制器Gu可以得到参考电流iref的计算等式如下：
iref＝(uref-uc)Gu (2)
如图2所示，参考电流iref到逆变器侧电流i1的传递函数如下：
并且从图2可知，逆变器输出到电网的网侧电流i2等于逆变器侧电流i1与电容电流ic的差值，即：
i2＝i1-ic (4)
将逆变器侧电流i1的计算公式(1)代入公式(4)，得到：
公式(5)中，
iref′＝Tiiref
uc＝i2·ZLg+ug
其中，ZLg为电网侧电感，ug为网侧电压。
将上述uc的表达式代入公式(5)中，得到：
其中，Zout_g为虚拟同步机的等效输出阻抗，由此可以得到：
其中，Zc为滤波电容的阻抗。
如图4C所示，虚拟同步机并网模型可以等效于为两个电压源串联，由于虚拟同步机所输出的参考电压uref中仅包含保证系统功率传输的基波电压幅值和相位信息，所以参考电压uref中无谐波电压分量，即uref_h＝0，虚拟同步机的输出电流谐波可表示为：
其中，h为谐波次数。
如图4D为改进前虚拟同步机的等效输出阻抗Zout_g和改进后的等效输出阻抗Zout的bode图，如图4D中，曲线A为改进前虚拟同步机的等效输出阻抗Zout_g的bode图，在曲线A中，特定频率处由于等效输出阻抗Zout小，谐波电流无法得到有效抑制，即在特定谐波次数处谐波电流抑制效果差，曲线B为改进后虚拟同步机的等效输出阻抗Zout_g的bode图，在曲线B中，特定频率处由于等效输出阻抗Zout提高，谐波电流得到有效抑制，即在特定谐波次数处谐波电流抑制效果良好。
如图4E为改进前后并网电流的波形图，由图4E对比可知，改进后并网的三相电流的电流波形更接近与正弦波形，即改进后提高了并网电流的质量。
本发明实施例的方法应用于设置有电流环控制器、数字倍频增益控制器、滤波电容以及逆变器的并网谐波电流抑制系统，在采集逆变器侧电流、网侧电流以及滤波电容的电容电压后，将电容电压、网侧电流、预设有功功率和预设无功功率输入虚拟同步机控制器中得到参考电压，并计算参考电压与电容电压的差值以作为电压误差值，将电压误差值输入电压环控制器中得到参考电流，以及计算参考电流与逆变器侧电流的差值得到电流误差值，进一步将电流误差值输入到电流环控制器中得到第一控制量，将电流误差值输入到数字倍频增益控制器中得到第二控制量，将第一控制量和第二控制量叠加得到目标控制量，根据目标控制量生成驱动逆变器的开关信号以驱动逆变器，通过数字倍频增益控制器，既能够在电流控制环节中直接闭环电流，以抑制谐波电流，又能够针对谐波的频率来提高增益和带宽以实现数字倍频增益控制，其能够有效提高虚拟同步机的等效输出阻抗，提高了抑制并网谐波电流的性能，保证了并网电流质量。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的一种基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置的结构示意图。如图5所示，该基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置应用于设置有电流环控制器、数字倍频增益控制器以及滤波电容的并网谐波电流抑制系统，包括：
电流和电压采集模块501，用于采集逆变器侧电流、网侧电流以及所述滤波电容的电容电压，所述网侧电流为所述逆变器输出到电网的电流；
参考电流确定模块502，用于根据所述电容电压和所述网侧电流确定参考电流；
目标控制量计算模块503，将所述参考电流和所述逆变器侧电流输入到所述电流环控制器和所述数字倍频增益控制器，得到目标控制量；
逆变器控制模块504，用于根据所述目标控制量生成驱动所述逆变器的开关信号，以驱动所述逆变器。
可选地，所述数字倍频增益控制器的传递函数如下：
上述公式中，Q1和S分别为第一、第二数字低通滤波器的传递函数，N为一个基频周期内的采样次数，z-N为数字倍频增益的时延单位，zk是相位补偿环节的增益系数，k为相位补偿环节的增益的补偿系数，krc为整体的增益系数。
可选地，所述目标控制量计算模块503包括：
电流误差计算单元，用于计算所述参考电流与所述逆变器侧电流的差值，得到电流误差值；
电流环控制器输入单元，用于将所述电流误差值输入到所述电流环控制器中，得到第一控制量；
数字倍频增益控制器输入单元，用于将所述电流误差值输入到所述数字倍频增益控制器中，得到第二控制量；
控制量叠加单元，用于将所述第一控制量和所述第二控制量叠加得到目标控制量。
可选地，所述电流环控制器为比例控制器。
可选地，所述并网谐波电流抑制系统还包括虚拟同步机控制器和电压环控制器，所述参考电流确定模块502包括：
虚拟同步机输入单元，用于将所述电容电压、所述网侧电流、预设有功功率和预设无功功率输入所述虚拟同步机控制器中，得到参考电压；
电压误差值计算单元，用于计算所述参考电压与所述电容电压的差值，以作为电压误差值；
电压环控制器输入单元，用于将所述电压误差值输入电压环控制器中得到参考电流。
可选地，所述电压环控制器为比例谐振控制器。
本发明实施例所提供的基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置可执行本发明任意实施例所提供的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图6示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备60的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图6所示，电子设备60包括至少一个处理器61，以及与至少一个处理器61通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)62、随机访问存储器(RAM)63等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器61可以根据存储在只读存储器(ROM)62中的计算机程序或者从存储单元68加载到随机访问存储器(RAM)63中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 63中，还可存储电子设备60操作所需的各种程序和数据。处理器61、ROM 62以及RAM 63通过总线64彼此相连。输入/输出(I/O)接口65也连接至总线64。
电子设备60中的多个部件连接至I/O接口65，包括：输入单元66，例如键盘、鼠标等；输出单元67，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元68，例如磁盘、光盘等；以及通信单元69，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元69允许电子设备60通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器61可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器61的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器61执行上文所描述的各个方法和处理，例如基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法。
在一些实施例中，基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元68。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 62和/或通信单元69而被载入和/或安装到电子设备60上。当计算机程序加载到RAM 63并由处理器61执行时，可以执行上文描述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器61可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法，其特征在于，应用于设置有电流环控制器、数字倍频增益控制器、滤波电容以及逆变器的并网谐波电流抑制系统，包括：
采集逆变器侧电流、网侧电流以及所述滤波电容的电容电压，所述网侧电流为所述逆变器输出到电网的电流；
根据所述电容电压和所述网侧电流确定参考电流；
将所述参考电流和所述逆变器侧电流输入到所述电流环控制器和所述数字倍频增益控制器，得到目标控制量；
根据所述目标控制量生成驱动所述逆变器的开关信号，以驱动所述逆变器。
2.如权利要求1所述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法，其特征在于，所述数字倍频增益控制器的传递函数如下：
上述公式中，Q1和S分别为第一、第二数字低通滤波器的传递函数，N为一个基频周期内的采样次数，z-N为数字倍频增益的时延单位，zk是相位补偿环节的增益系数，k为相位补偿环节的增益的补偿系数，krc为整体的增益系数。
3.如权利要求1所述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法，其特征在于，所述将所述参考电流和所述逆变器侧电流输入到所述电流环控制器和所述数字倍频增益控制器，得到目标控制量，包括：
计算所述参考电流与所述逆变器侧电流的差值，得到电流误差值；
将所述电流误差值输入到所述电流环控制器中，得到第一控制量；
将所述电流误差值输入到所述数字倍频增益控制器中，得到第二控制量；
将所述第一控制量和所述第二控制量叠加得到目标控制量。
4.如权利要求3所述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法，其特征在于，所述电流环控制器为比例控制器。
5.如权利要求1-4任一项所述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法，其特征在于，所述并网谐波电流抑制系统还包括虚拟同步机控制器和电压环控制器，所述根据所述电容电压和所述网侧电流确定参考电流，包括：
将所述电容电压、所述网侧电流、预设有功功率和预设无功功率输入所述虚拟同步机控制器中，得到参考电压；
计算所述参考电压与所述电容电压的差值，以作为电压误差值；
将所述电压误差值输入电压环控制器中得到参考电流。
6.如权利要求5所述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法，其特征在于，所述电压环控制器为比例谐振控制器。
7.一种基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置，其特征在于，应用于设置有电流环控制器、数字倍频增益控制器以及滤波电容的并网谐波电流抑制系统，包括：
电流和电压采集模块，用于采集逆变器侧电流、网侧电流以及所述滤波电容的电容电压，所述网侧电流为所述逆变器输出到电网的电流；
参考电流确定模块，用于根据所述电容电压和所述网侧电流确定参考电流；
目标控制量计算模块，将所述参考电流和所述逆变器侧电流输入到所述电流环控制器和所述数字倍频增益控制器，得到目标控制量；
逆变器控制模块，用于根据所述目标控制量生成驱动所述逆变器的开关信号，以驱动所述逆变器。
8.如权利要求7所述的基于数字倍频增益的谐波电流抑制装置，其特征在于，所述数字倍频增益控制器的传递函数如下：
上述公式中，Q1和S分别为第一、第二数字低通滤波器的传递函数，N为一个基频周期内的采样次数，z-N为数字倍频增益的时延单位，zk是相位补偿环节的增益系数，k为相位补偿环节的增益的补偿系数，krc为整体的增益系数。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法。
10.一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计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的基于数字倍频增益的并网谐波电流抑制方法。
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