WO2022194936A1 - Verfahren zum beeinflussen einer oberschwingung, regeleinheit und wechselrichter mit regeleinheit - Google Patents

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WO2022194936A1
WO2022194936A1 PCT/EP2022/056835 EP2022056835W WO2022194936A1 WO 2022194936 A1 WO2022194936 A1 WO 2022194936A1 EP 2022056835 W EP2022056835 W EP 2022056835W WO 2022194936 A1 WO2022194936 A1 WO 2022194936A1
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signal
compensation
compensation parameter
inverter
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PCT/EP2022/056835
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Andreas Falk
Simon Scheurich
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Sma Solar Technology Ag
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Definitions

  • harmonics of AC signals in an electrical AC network e.g. B. a power supply network.
  • a harmonic is a sinusoidal wave and can include a fundamental (order 1 harmonic) and higher-order modes. Harmonics of order greater than 1 are also referred to as harmonics or overtones. Harmonics can be named together with their order, e.g. B. third harmonic, seventh harmonic etc.
  • harmonics For inverters that can be used in grid-forming or grid-following applications, there are service requirements for the connected AC grid that are becoming increasingly important.
  • UPS systems UPS uninterruptible power supply
  • An example of such harmonics are harmonics that do not change quickly in magnitude and phase over time.
  • Such harmonics can e.g. B. caused by uncontrolled rectifier systems connected to the AC grid.
  • Harmonics can e.g. B. be reduced by conventional controllers, such as a cosine controller whose frequency corresponds to the order of the harmonics. With a sufficiently high control frequency and a low phase delay in the overall system, such a controller can be stable. With a clock frequency of 3kHz, for example, it may no longer be possible to stably compensate for harmonics from the seventh harmonic (350Hz) of the voltage.
  • Another possibility is to determine the amplitude and phase of the harmonics to be compensated with a discrete Fourier transformation and anti-phase feeding of the determined values to the AC signal without a further intermediate control algorithm.
  • the invention is based on the object of demonstrating a robust method for influencing a harmonic and a control unit for this purpose.
  • a method for influencing a harmonic of an AC signal on an AC side of an inverter that converts electrical power between a DC side of the inverter and the AC side of the inverter or vice versa is described.
  • the AC signal can relate to an alternating voltage or an alternating current.
  • the power conversion is regulated by means of a regulation of the inverter.
  • a compensation signal is added to a manipulated variable of the regulation, the compensation signal having a first and a second compensation parameter.
  • the first compensation parameter is intended to affect a first parameter of the harmonic and the second compensation parameter is intended to affect a second parameter of the harmonic.
  • the method has the following steps: a) detection of the harmonic at a first point in time, b) generating the compensation signal and adding the compensation signal to a manipulated variable of the regulation, c) detecting the harmonic at a second point in time, d) comparing the harmonic at the first point in time with the harmonic at the second point in time, e) changing the first compensation parameter or the second compensation parameter , wherein the change in the first compensation parameter or the second compensation parameter depends on the result of the comparison from step d),
  • the harmonics in the AC signal can be influenced, preferably reduced, by means of a compensation signal, decoupled from the regulation.
  • the compensation signal which is added to a manipulated variable of the regulation, can be determined iteratively using a type of tracking method using a so-called tracker. This has the advantage that the control frequency, clock frequency and phase delay of the control no longer have a significant influence on the stability of the influence on the harmonics.
  • the compensation signal which is superimposed on the control of the inverter by being added to a manipulated variable of the control of the inverter, z. B. consist of a sine wave.
  • the phase and amplitude of the compensation signal can be determined using the detected harmonic, e.g. B. be calculated using the frequency of the harmonic to be affected.
  • the sine signal can then be changed in phase and amplitude until the desired goal is reached and z. B. the harmonic is optimized in its minimum.
  • the compensation signal determined can be superimposed on the manipulated voltage variable by adding it to the manipulated voltage variable that is used to calculate the duty cycle of the inverter.
  • the voltage that the inverter sets at its output before a filter depends on the duty cycle of the inverter.
  • This setting can B. by means of a pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • the current that the inverter sets at its output depends on the duty cycle of the inverter.
  • This setting can B. by means of a pulse width modulation (PWM). The procedure thus influences the behavior of the inverter.
  • the harmonic is detected from the AC signal by a suitable detection method, e.g., by a discrete Fourier transform (DFT).
  • a suitable detection method e.g., by a discrete Fourier transform (DFT).
  • the harmonic to be influenced can be made available to the DFT as a discrete spectral component and processed efficiently in a computing unit of the control unit.
  • the first parameter depends on the amplitude of the harmonic and the second parameter depends on the phase of the harmonic.
  • the phase and the amplitude of the harmonic can be specifically influenced by the compensation signal.
  • an amplitude value of the compensation signal is determined as the first compensation parameter and a phase value of the compensation signal is determined as the second compensation parameter.
  • the harmonic is preferably represented here as a spectral component of the DFT and the compensation signal is superimposed as a further setpoint signal for the regulation of the inverter.
  • the goal of influencing the harmonic is to minimize it. This can improve the quality of the AC signal.
  • Flarmonic of the AC signal can be reduced with the method. This is possible with an AC voltage signal or an AC current signal. Depending on requirements, the current or the voltage can be taken as the basis for the control target. The amplitude of the spectral component of the measured AC signal determined from the measured current or the measured voltage using DFT can be selected as the optimization variable. Together with the generation of the compensation signal, a better decoupling of the Clock frequency can be enabled than would be the case with a cosine controller, which can enable stable reduction of high-order harmonics at a low clock frequency.
  • the spectral component is calculated using the DFT with the Goerzel algorithm.
  • This calculation method offers the advantage that it can be implemented in a computationally efficient manner and at the same time can also deliver dynamic, robust and reliable results.
  • the calculation of the spectral component is not linked to other spectral components. Using the Goerzel algorithm, individual spectral components can be calculated recursively with little computational effort. Other calculation methods for the DFT are also conceivable.
  • the comparison in step d) is used to determine whether the harmonic is closer to the target at the first point in time or at the second point in time.
  • steps c), d) and e) are also carried out again, with the changing of the first compensation parameter or the second compensation parameter in the same direction as in the previous execution of step e) occurs if the harmonic at the second time is closer to the target than the harmonic at the first time.
  • Changing in the same direction means increasing the value of the compensation parameter if the compensation parameter was increased when step e) was previously carried out.
  • a change in the same direction means a reduction in the value of the compensation parameter if the compensation parameter was reduced when step e) was previously carried out.
  • the first compensation parameter or the second compensation parameter is changed in a different direction than when step e) was previously carried out if the harmonic at the first point in time is closer to the target than the harmonic at the second point in time.
  • a change in another direction means a increasing the value of the compensation parameter if the compensation parameter was decreased when step e) was previously performed.
  • Changing in another direction means reducing the value of the compensation parameter if the compensation parameter was increased when step e) was previously carried out.
  • the harmonic of the AC signal may be a harmonic of the second to the thirtieth order.
  • the method offers enough stability and speed to influence harmonics from the second to at least the thirtieth order.
  • more than one harmonic of the AC signal is affected.
  • more than one harmonic is affected, each of the affected harmonics having an order ranging between the second and thirtieth orders, inclusive of the second and thirtieth orders.
  • harmonics of different orders are preferably influenced.
  • the method can run separately and possibly in parallel for each harmonic to be influenced.
  • a large number of harmonics could be influenced by a corresponding large number of methods running in parallel.
  • a method can also be used which runs sequentially over the desired orders. Mixed forms of parallel and sequential methods are also conceivable.
  • the number of DFT calculations can be e.g. B. reduced to two by providing the DFT for the active algorithm and using another DFT calculation as a decision indicator which harmonic will be affected next.
  • a value can be selected as the starting value for the first compensation parameter, which is different from zero and smaller than an amplitude of the harmonic calculated from the AC signal by means of the discrete Fourier transformation before the start of the method, for example 80%. this amplitude.
  • a value rotated by 180° of a phase of the harmonics calculated from the AC signal by means of the discrete Fourier transformation before the start of the method can be selected as the start value for the second compensation parameter.
  • the harmonic of the AC signal is detected at a grid connection point (POI - Point of Interconnect) of the inverter.
  • This can be the grid connection point of an individual inverter, where it is connected to an AC grid, into which it feeds or from which it draws power (e.g. to charge a battery).
  • it can also be a common grid connection point for several inverters which they are connected to an AC grid, into which they feed together or draw power.
  • the grid connection point can also be at a different voltage level than an output of the inverter or inverters. In that case, at least one transformer is arranged between the output of the inverter or the inverters and the grid connection point.
  • the compensation signal is generated by a system controller of a power electronic system, which can include one or more inverters, and fed to the control of one inverter or the control of one or more or all of the multiple inverters of the power electronic system.
  • the power electronic system can be, for example, a photovoltaic system, a battery power plant or a system for generating hydrogen.
  • this embodiment enables the compensation signal for the entire electronic power system to be generated centrally.
  • the system controller also fulfills other tasks for controlling and regulating the electronic power system that are independent of the method.
  • the compensation signal is recorded cumulatively in an order-specific manner.
  • the or the Inverters, the power electronic system or the system controller have a recording unit.
  • the compensation parameter corresponding to the amplitude can serve as a measure for the compensation that has taken place over a recording period. Due to the order-specific recording, this measure can then be evaluated specifically for particularly relevant harmonics to be compensated. However, a summarizing evaluation of all orders can also be carried out. An evaluation of the compensation that has taken place can, for example, be used by a network operator for billing purposes when the compensation is provided as a network service.
  • An inverter with a control unit is described, which is set up to control the power conversion of the inverter between an AC side and a DC side, the control unit being set up to carry out one of the methods described above.
  • the execution of the method is z. B. in a tracker of the control unit.
  • a system controller that is set up to generate a compensation signal for executing one of the methods described above, and a power electronic system that includes one or more of the inverters described above and, in one embodiment, also a system controller.
  • the power electronic system can be, for example, a photovoltaic system, a battery power plant or a system for generating hydrogen.
  • the iterative process which can be viewed as an optimization process, e.g. B. Optimization steps can be applied to find a desired absolute minimum of the target size.
  • the target variable is the spectral component determined by means of DFT, for example with the Goerzel algorithm.
  • a step size control can also be used to dynamically accelerate the optimization process. For this purpose, for example, when steps a) to e) are repeated, after a predefinable number of repeated changes in the first compensation parameter or the second compensation parameter in the same direction as in the previous execution of step e), an increment by which the first compensation parameters or the second compensation parameter are changed, are increased and, after a predefinable number of repeated changes in the first compensation parameter or the second compensation parameter in a different direction than when step e was previously carried out, an increment by which the first compensation parameter or the second Compensation parameters are changed, are lowered.
  • Two manipulated variables can be used in the present iterative method, namely the phase and the amplitude of the compensation signal.
  • the manipulated variables can be optimized sequentially, in which case there can then be specific indicators as to when there is a switch back and forth between the optimization of the manipulated variables.
  • An indicator can e.g. For example, whether the process has already settled and the manipulated variable is therefore only moving back and forth around the optimum.
  • Another indicator is the maximum number of steps or the time during the optimization sequence of one of the manipulated variables.
  • the amplitude can then be re-initialized with subsequent phase optimization, as already described. This guides the optimization algorithm to the absolute minimum desired.
  • Frequency and phase from the grid management of the inverter can be included as additional information in the calculation of the compensation signal. It can be assumed that the harmonics correlate with the phase of the fundamental. Accordingly, this information is also taken into account in the compensation signal. If there are changes in the phase of the fundamental oscillation of the mains synchronization (e.g. 50Hz or 60Hz), these can be adopted directly in the compensation signal and do not have to be optimized again using the procedure. In this way, phase and frequency changes that the method does not have to compensate for can be adopted directly in the compensation signal.
  • the clock frequency can be adjusted so that it is always an integer multiple of the frequency of the AC signal. If the frequency of the AC signal of a connected AC network is e.g. 50.1 Hz instead of 50 Hz, the clock frequency increases from 3 kHz to 3006 Hz. This prevents the formation of unwanted interharmonics
  • the method or the tracker can e.g. B. can also be used for three-phase systems. Here you can track and compensate all three individual phases using the method. In order to save computing time, it is also possible to influence more than one of the three phases using one method. As an optimization variable z. B. the maximum of the spectral component from the phases to be influenced can be used. The compensation signal can then be extended to include the further phases by using the signal shifted by 120 degrees in each case.
  • FIG. 1 schematically shows a block diagram of a regulation for minimizing harmonics
  • FIG. 2 schematically shows a block diagram of a harmonic control for minimizing harmonics
  • FIG. 3 schematically shows a block diagram of a power electronic system for minimizing harmonics
  • Fig. 1 shows a schematic block diagram of a control unit 8 for minimizing harmonics in an AC signal 9 on an AC side of an inverter 6.
  • the inverter 6 is set up to transfer electrical power between a DC side and the AC side of the inverter 6 implement by means of an inverter bridge 20. The power conversion can take place in both directions.
  • the control unit 8 is provided to control the power conversion of the inverter 6 in the inverter bridge 20 by means of the control 14 .
  • Measured value acquisition 10 is provided for acquiring actual values 11 of AC signal 9 by means of a PLL (phase-locked loop).
  • Target values 13 of the AC signal 9 are made available from the network management 12 .
  • the controller 14 specifies manipulated variables 15 for the AC signal 9, which are supplied to the hardware-related controller 18.
  • the hardware-related controller 18 controls the inverter bridge 20 via a PWM signal 19 (PWM pulse width modulation).
  • the inverter bridge 20 can set the AC signal as AC voltage or AC current.
  • the manipulated variable 15 refers accordingly to AC voltage or AC current.
  • a compensation signal 17 is fed to the hardware-related control 18 by means of a tracker 16 . Compensation signal 17 is added to manipulated variable 15 .
  • a selection of the input signals into the tracker 16 is shown in FIG. These are supplemented by further input signals in FIG. 2 and the associated description.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a tracker for minimizing harmonics.
  • the AC signal 9 is converted using the discrete Fourier Transformation 22 obtained the amplitude 23 of the harmonics to be minimized.
  • the amplitude 25 of the compensation signal as the first compensation parameter and the phase 27 of the compensation signal as the second compensation parameter are calculated in block 24 from the amplitude 23, the setpoint values 13 for the voltage or the current of the AC signal 9 and other parameters 21.
  • the parameters 21 include, for example, waiting times to be observed between the method steps, step sizes for increasing or reducing amplitude 25 and phase 27 and rates of change, maximum values and initial values for these step sizes, and also maximum values for the amplitude 25 and maximum values for a repeated execution of method steps.
  • the compensation signal 17 is generated in block 26 from the amplitude 25 and phase 27 of the compensation signal and the phase of the actual values of the AC signal 9 generated by the PLL 10 .
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram with a power electronic system 32 that exchanges an AC signal 9 with an AC network 30 .
  • the electronic power system 32 comprises, for example, three inverters 6 which are connected to the AC grid 30 via a common grid connection point 29 . Transformers 28 are arranged between the inverters 6 and the grid connection point 29 .
  • a tracker 16, a measured value acquisition 10 and a network management 12 are arranged here in a system controller 31, which generates the compensation signal 17 by means of the tracker 16, which one of the three inverters 6, optionally also the other inverters 6, is fed.
  • the addition of the compensation signal 17 to a manipulated variable of the regulation which is not shown in detail here, then takes place within the inverter in the same way as previously shown in FIG.
  • the AC signal 9 is recorded by the measurement value acquisition 10 at the grid connection point 29 .
  • a recording unit 33 is arranged in the system controller 31, which cumulatively records the compensation signal 17 generated by the tracker 16 in an order-specific manner.
  • the recording unit 33 can also be arranged in one or more of the inverters 6 and also separately at another point within the electronic power system 32. In the schematic illustration in FIG. side to the inverters connected generators or loads, not shown for reasons of clarity.
  • FIG. 4 schematically shows an exemplary sequence of the method for minimizing a harmonic.
  • the method is started and in 210 initialized.
  • the values for the quantities of the method are initialized, e.g. B. set to 0.
  • the value for the phase 27 of the compensation signal 17 is initially set to the starting value 0 and the value for the amplitude 25 of the compensation signal 17 is set to a starting value other than zero.
  • a value of the harmonic can also first be recorded in 210 by calculating the DFT 22 .
  • a value can then be selected as the starting value for the amplitude 25 which is smaller than the amplitude of the harmonics calculated by means of the DFT 22, for example 80% of this calculated amplitude of the harmonics.
  • the phase 27 of the compensation signal 17 instead of a starting value 0, for example a value rotated by 180° of the phase of the harmonic calculated by means of the DFT 22 can then also be used.
  • the direction of change in phase 27 and amplitude 25 may be set to a first value, e.g. B. “enlarge”.
  • the harmonic is detected at a first time by calculating and storing the DFT 22 .
  • the compensation signal 17 is calculated with a changed phase 27 - either "increased” or “decreased” phase 27 - and added to the manipulated variable 15 of the controller 14 .
  • the harmonic is detected again—ie at a second point in time—by the DFT 22 being recalculated and stored.
  • the harmonic at the first time is compared to the harmonic at the second time. The result is evaluated in 260.
  • a counter for equal directional steps of phase 27 is incremented in 300 and a counter for directional reversals of phase 27 is reset in 310. If the result is not better at the second point in time, i.e. the amplitude of the harmonic of the AC signal is 9 greater than at the first point in time, then in 270 the direction of the change in phase 27 is changed. If it was previously changed in the first direction, it is now changed in a second direction and vice versa. If it was "enlarge” before, it will now “reduce” and vice versa. At 280, the phase 27 direction reversal counter is incremented and at 290, the phase 27 equal direction increment counter is reset.
  • a total phase counter counts the number of times the phase 27 has already been changed in the process.
  • the counters are evaluated and, depending on the defined threshold values for the total phase counter, for example after 25 steps, and the counter for direction reversals for the phase 27, for example after 5 steps, but possibly not with a small amplitude of the calculated using DFT 22 in 240 Harmonic of the AC signal 9, either a new phase 27 calculated in 340 or a new amplitude 25 calculated in 345.
  • the phase 27 in 340 or the amplitude 25 in 345 is changed either in the first or the second direction, i.e.
  • step 330 an increment by which the phase 27 is "increased” or “decreased” can be increased depending on the counter for the same direction steps for the phase 27, for example after 2 steps, or depending on the counter for direction reversals for the Phase 27 can be reduced, for example after 2 steps.
  • step 340 execution of the method continues at 220 again.
  • the process continues with 225.
  • the harmonic to be minimized is detected at a first point in time by calculating and storing the DFT 22 .
  • the compensation signal 17 is calculated with a changed amplitude 25—either “increased” or “reduced” amplitude 25—and added to the manipulated variable 15 of the controller 14 .
  • the harmonic is detected again—ie at a second point in time—by the DFT 22 being recalculated and stored.
  • the harmonic at the first point in time is compared with the harmonic at the second point in time.
  • the result is evaluated in 265. Is the result for second point in time is better, ie the amplitude of the harmonic is smaller than at the first point in time, a counter for equal direction steps of the amplitude 25 is incremented in 305 and a counter for direction reversals of the amplitude 25 is reset in 315. If the result is not better at the second point in time, ie the amplitude of the harmonics of the AC signal 17 is greater than at the first point in time, then in 275 the direction of the change in the amplitude 25 is changed. If it was previously changed in the first direction, it is now changed in a second direction and vice versa. If it was "enlarge” before, it will now “reduce” and vice versa. In 285 the counter for direction reversals of amplitude 25 is incremented and in 295 the counter for equal direction increments of amplitude 25 is reset.
  • an amplitude total counter counts the number of times the amplitude 25 has already been changed in the method.
  • the counters are evaluated and, depending on the defined threshold values for the amplitude total counter, for example after 25 steps, and the counter for direction reversals for the amplitude 25, for example after 5 steps, but possibly not in the case of a small amplitude of the one calculated using DFT 22 in 245 Harmonic of the AC signal 9, either a new phase 27 calculated in 340 or a new amplitude 25 calculated in 345.
  • the phase 27 in 340 or the amplitude 25 in 345 is changed either in the first or the second direction, i.e.
  • step 335 an increment by which the amplitude 25 is "increased” or “decreased” can be increased depending on the counter for equal direction steps for the amplitude 25, for example after 2 steps, or depending on the counter for direction reversals for the Amplitude 25 can be reduced, for example after 2 steps.
  • step 345 the process continues again with 225.
  • the amplitude 25 is reinitialized by going to the value in 210 for the amplitude 25 starting value used, or, alternatively, to a value smaller than the amplitude of the harmonic calculated by means of the DFT 22 in 225 or 245, for example 80% of this calculated amplitude, and then the execution of the method continues with 340.
  • Step a) is performed when either 220 or 225 is performed.
  • Step b) is performed when either 230 or 235 is performed.
  • Step c) is performed when either 240 or 245 is performed.
  • Step d) is performed when either 250 or 255 is performed.
  • Step e) is executed if either the branch from 260 to 340 or to 345 is executed or the branch from 265 to 340 or to 345 or 355 is executed.
  • time curves are shown which illustrate the control behavior when the method is used.
  • the graphic above shows the amplitude AMPH of the seventh harmonic in the AC voltage or AC current signal, which is reduced from approx. 0.7A to less than 0.05A with the process.
  • the optimization process is shown based on the phase 27 and the amplitude 25 of the compensation signal 17 . In particular, the sequential optimization of the phase 27 and amplitude 25 of the compensation signal 17 can be seen.

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Abstract

Die Anmeldung beschreibt ein Verfahren zum Beeinflussen einer Oberschwingung eines AC-Signals (9) auf einer AC-Seite eines Wechselrichters (6), der elektrische Leistung zwischen einer DC-Seite des Wechselrichters (6) und der AC-Seite des Wechselrichters (6) umsetzt oder umgekehrt, wobei die Leistungsumsetzung mittels einer Regelung (14) des Wechselrichters (6) geregelt wird und ein Kompensationssignal (17) zu einer Stellgröße (15) der Regelung (14) addiert wird. Das Kompensationssignal (17) weist einen ersten und einen zweiten Kompensationsparameter (25, 27) auf, wobei der erste Kompensationsparameter (25) vorgesehen ist, einen ersten Parameter der Oberschwingung zu beeinflussen, und der zweite Kompensationsparameter (27) vorgesehen ist, einen zweiten Parameter der Oberschwingung zu beeinflussen.

Description

Verfahren zum Beeinflussen einer Oberschwingung, Regeleinheit und
Wechselrichter mit Regeleinheit
Technisches Gebiet der Erfindung
Beschrieben wird die Beeinflussung von Harmonischen von AC-Signalen in einem elektrischen AC-Netz, z. B. einem Energieversorgungsnetz. Eine harmonische Schwingung ist eine sinusförmige Schwingung und kann eine Grundschwingung (harmonische Schwingung der Ordnung 1) und Schwingungen höherer Ordnung aufweisen. Harmonische Schwingungen der Ordnung größer 1 werden auch als Harmonische oder Oberschwingung bezeichnet. Harmonische können gemeinsam mit ihrer Ordnung genannt werden, z. B. dritte Harmonische, siebte Harmonische etc.
Stand der Technik
Für Wechselrichter, die netzbildend oder netzfolgend eingesetzt werden können, gibt es Anforderungen an Dienstleistungen für das angeschlossene AC-Netz, die immer wichtiger werden. Die Kompensation von Harmonischen spielt dabei zum Beispiel in USV-Anlagen (USV Unterbrechungsfreie Spannungsversorgung), industriellen DC- Netzen oder anderen Anwendungen eine Rolle. Ein Beispiel für solche Harmonische sind Oberschwingungen, die sich zeitlich in Betrag und Phase nicht schnell ändern. Solche Harmonische können z. B. durch mit dem AC-Netz verbundene ungesteuerte Gleichrichteranlagen verursacht werden.
Harmonische können z. B. durch konventionelle Regler reduziert werden, beispielsweise einen Kosinusregler, dessen Frequenz der Ordnung der Harmonischen entspricht. Bei einer ausreichend hohen Regelfrequenz und einer geringen Phasenverzögerung im Gesamtsystem kann ein solcher Regler stabil sein. Bei einer Taktfrequenz von beispielsweise 3kHz können damit aber bereits Oberschwingungen ab der siebten Harmonischen (350Hz) der Spannung gegebenenfalls nicht mehr stabil kompensiert werden.
Eine andere Möglichkeit ist das Ermitteln von Amplitude und Phase der zu kompensierenden Harmonischen mit einer diskreten Fourier Transformation und gegenphasiges Einspeisen der ermittelten Werte auf das AC-Signal ohne einen weiteren zwischengeschalteten Regelalgorithmus.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein robustes Verfahren zum Beeinflussen einer Harmonischen sowie eine Regeleinheit hierfür aufzuzeigen.
Lösung
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 , durch einen Wechselrichter mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 17, durch einen Anlagenregler mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 19 sowie durch eine leistungselektronische Anlage mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 20 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Beschreibung der Erfindung
Beschrieben wird ein Verfahren zum Beeinflussen einer Oberschwingung eines AC- Signals auf einer AC-Seite eines Wechselrichters, der elektrische Leistung zwischen einer DC-Seite des Wechselrichters und der AC-Seite des Wechselrichters umsetzt oder umgekehrt. Das AC-Signal kann dabei eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom betreffen. Die Leistungsumsetzung wird mittels einer Regelung des Wechselrichters geregelt. Zum Beeinflussen der Oberschwingung wird ein Kompensationssignal zu einer Stellgröße der Regelung addiert, wobei das Kompensationssignal einen ersten und einen zweiten Kompensationsparameter aufweist. Der erste Kompensationsparameter ist vorgesehen, einen ersten Parameter der Oberschwingung zu beeinflussen, und der zweite Kompensationsparameter ist vorgesehen, einen zweiten Parameter der Oberschwingung zu beeinflussen.
Das Verfahren weist dabei die Schritte auf a) Erfassen der Oberschwingung zu einem ersten Zeitpunkt, b) Erzeugen des Kompensationssignals und addieren des Kompensationssignals zu einer Stellgröße der Regelung, c) Erfassen der Oberschwingung zu einem zweiten Zeitpunkt, d) Vergleichen der Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt mit der Oberschwingung zum zweiten Zeitpunkt, e) Verändern des ersten Kompensationsparameters oder des zweiten Kompensationsparameters, wobei die Veränderung des ersten Kompensationsparameters oder des zweiten Kompensationsparameters von dem Ergebnis des Vergleichs aus Schritt d) abhängt,
Erneutes Ausführen von zumindest den Schritten a) und b).
Mit dem Verfahren können die Harmonischen im AC-Signal von der Regelung entkoppelt über ein Kompensationssignal beeinflusst, bevorzugt reduziert, werden. Das Kompensationssignal, das zu einer Stellgröße der Regelung addiert wird, kann dabei iterativ, über eine Art Trackingverfahren mittels eines sogenannten Trackers ermittelt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Regelfrequenz, Taktfrequenz und Phasenverzögerung der Regelung nicht mehr maßgeblich Einfluss auf die Stabilität der Beeinflussung der Harmonischen haben.
Das Kompensationssignal, welches der Regelung des Wechselrichters überlagert wird, indem es zu einer Stellgröße der Regelung des Wechselrichters addiert wird, kann z. B. aus einer Sinusschwingung bestehen. Phase und Amplitude des Kompensationssignals können unter Verwendung der erfassten Oberschwingung, z. B. unter Verwendung der Frequenz der Oberschwingung, die beeinflusst werden soll, berechnet werden. Mittels des Verfahrens kann das Sinussignal dann so lange in der Phase und Amplitude verändert werden, bis das gewünschte Ziel erreicht ist und z. B. die Harmonische in ihrem Minimum optimiert ist.
Das ermittelte Kompensationssignal kann der Spannungsstellgröße überlagert werden, indem es zur Spannungsstellgröße addiert wird, die für die Berechnung des Duty-Cycles des Wechselrichters verwendet wird. Vom Duty-Cycle des Wechselrichters hängt die Spannung ab, die der Wechselrichter an seinem Ausgang, vor einem Filter (z.B. einem Sinusfilter aus Sinusfilterinduktivität und Sinusfilterkapazität), einstellt. Dieses Einstellen kann z. B. mittels einer Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgen. Es ist mittels des Verfahrens auch möglich, einer Stromstellgröße ein Kompensationssignal zu überlagern. Es kann zur Stromstellgröße addiert werden, die für die Berechnung des Duty-Cycles des Wechselrichters verwendet wird. Vom Duty-Cycle des Wechselrichters hängt in dieser Ausführung der Strom ab, den der Wechselrichter an seinem Ausgang einstellt. Dieses Einstellen kann z. B. mittels einer Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgen. Somit hat das Verfahren Einfluss auf das Verhalten des Wechselrichters.
Es kann schnell reagieren und wird z. B. nicht durch weitere Regelungen verzögert.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Oberschwingung durch eine geeignete Erfassungsmethode, z.B. durch eine diskrete Fourier-Transformation (DFT) aus dem AC-Signal erfasst. Hierbei kann die zu beeinflussende Oberschwingung als diskrete Spektralkomponente der DFT zur Verfügung gestellt werden und effizient in einer Recheneinheit der Regeleinheit verarbeitet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens hängt der erste Parameter von der Amplitude der Oberschwingung und der zweite Parameter von der Phase der Oberschwingung ab. Beispielsweise können durch das Kompensationssignal gezielt die Phase und die Amplitude der Oberschwingung beeinflusst werden. Hierfür wird als erster Kompensationsparameter ein Amplitudenwert des Kompensationssignals ermittelt und als zweiter Kompensationsparameter ein Phasenwert des Kompensationssignals. Bevorzugt wird die Oberschwingung hier als Spektralkomponente der DFT dargestellt und das Kompensationssignal als weiteres Sollsignal der Regelung des Wechselrichters überlagert.
In einer Ausführungsform des Verfahrens hat die Beeinflussung der Oberschwingung deren Minimierung zum Ziel. Damit kann die Qualität des AC-Signals verbessert werden.
Mit dem Verfahren können Flarmonische des AC-Signals reduziert werden. Dies ist bei einem AC-Spannungssignal oder einem AC-Stromsignal möglich. Je nach Bedarf kann als Regelziel der Strom oder die Spannung als Grundlage genommen werden. Dabei kann die aus dem gemessenen Strom oder der gemessenen Spannung mittels DFT ermittelte Amplitude der Spektralkomponente des gemessenen AC-Signals als Optimierungsgröße gewählt werden. Zusammen mit der Erzeugung des Kompensationssignals kann dadurch eine bessere Entkopplung von der Taktfrequenz ermöglicht werden, als es bei einem Kosinusregler der Fall wäre, was ein stabiles Reduzieren von Harmonischen hoher Ordnung bei kleiner Taktfrequenz ermöglichen kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Spektralkomponente mittels der DFT mit dem Goerzel-Algorithmus berechnet. Diese Berechnungsmethode bietet den Vorteil, dass sie recheneffizient implementiert werden kann und zugleich auch dynamische, robuste und zuverlässige Ergebnisse liefern kann. Zum anderen ist bei der Berechnung mittels des Goerzel-Algorithmus die Berechnung der Spektralkomponente nicht mit anderen Spektralkomponenten verkoppelt. Mittels des Goerzel-Algortihmus können einzelne Spektralkomponenten mit wenig Rechenaufwand rekursiv berechnet werden. Denkbar sind auch andere Berechnungsverfahren für die DFT.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird durch den Vergleich in Schritt d) ermittelt, ob die Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt oder zum zweiten Zeitpunkt näher am Ziel liegt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden nach dem erneuten Ausführen der Schritte a) und b) zumindest auch die Schritte c), d) und e) erneut ausgeführt, wobei das Verändern des ersten Kompensationsparameters oder des zweiten Kompensationsparameters in die gleiche Richtung wie beim vorherigen Ausführen des Schritts e) erfolgt, falls die Oberschwingung zum zweiten Zeitpunkt näher am Ziel liegt als die Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt. Ein Verändern in gleicher Richtung bedeutet ein Vergrößern des Wertes des Kompensationsparameters, falls der Kompensationsparameter beim vorherigen Ausführen des Schritts e) vergrößert worden ist. Ein Verändern in gleicher Richtung bedeutet ein Verkleinern des Wertes des Kompensationsparameters, falls der Kompensationsparameter beim vorherigen Ausführen des Schritts e) verkleinert worden ist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Verändern des ersten Kompensationsparameters oder des zweiten Kompensationsparameters in eine andere Richtung als beim vorherigen Ausführen des Schritts e), falls die Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt näher am Ziel liegt als die Oberschwingung zum zweiten Zeitpunkt. Ein Verändern in eine andere Richtung bedeutet ein Vergrößern des Wertes des Kompensationsparameters, falls der Kompensationsparameter beim vorherigen Ausführen des Schritts e) verkleinert worden ist. Ein Verändern in eine andere Richtung bedeutet ein Verkleinern des Wertes des Kompensationsparameters, falls der Kompensationsparameter beim vorherigen Ausführen des Schritts e) vergrößert worden ist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann die Oberschwingung des AC-Signals eine harmonische Schwingung von der zweiten bis zur dreißigsten Ordnung sein.
Das Verfahren bietet genug Stabilität und Geschwindigkeit, um Harmonische von der zweiten bis mindestens zur dreißigsten Ordnung zu beeinflussen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird mehr als eine Oberschwingung des AC-Signals beeinflusst. Insbesondere wird mehr als eine Oberschwingung beeinflusst, wobei jede der beeinflussten Oberschwingungen eine Ordnung aufweist, die zwischen der zweiten und der dreißigsten Ordnung liegt, wobei die zweite und die dreißigste Ordnung eingeschlossen sind. Bevorzugt werden hierbei Harmonische verschiedener Ordnung beeinflusst. Hierfür kann für jede, zu beeinflussende Harmonische das Verfahren getrennt und ggf. parallel ablaufen. Die Beeinflussung einer Vielzahl von Harmonischen, könnte durch eine entsprechende Vielzahl an Verfahren geleistet werden, die parallel ablaufen. Alternativ kann auch ein Verfahren verwendet werden, welches sequenziell über die gewünschten Ordnungen abläuft. Denkbar sind auch Mischformen aus parallelen und sequenziellen Verfahren.
In Ausführungsformen kann die Anzahl der DFT-Berechnungen z. B. auf zwei reduziert werden, indem man für den aktiven Algorithmus die DFT bereitstellt und eine weitere DFT-Berechnung als Entscheidungsindikator verwendet, welche Harmonische als nächstes beeinflusst wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann als Startwert für den ersten Kompensationsparameter ein Wert gewählt werden, der von null verschieden ist und kleiner als eine mittels der diskreten Fourier-Transformation vor dem Start des Verfahrens aus dem AC-Signal berechnete Amplitude der Oberschwingung, beispielsweise 80 % dieser Amplitude. Als Startwert für den zweiten Kompensationsparameter kann in einer weiteren Ausführungsform ein um 180° gedrehter Wert einer mittels der diskreten Fourier- Transformation vor dem Start des Verfahrens aus dem AC-Signal berechneten Phase der Oberschwingung gewählt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Oberschwingung des AC-Signals an einem Netzanschlusspunkt (POI - Point of Interconnect) des Wechselrichters erfasst. Dies kann der Netzanschlusspunkt eines einzelnen Wechselrichters sein, an dem dieser mit einem AC-Netz verbunden ist, in das er einspeist bzw. aus dem er Leistung entnimmt (z.B. zum Laden einer Batterie) Es kann aber auch ein gemeinsamer Netzanschlusspunkt mehrerer Wechselrichter sein, an dem diese mit einem AC-Netz verbunden sind, in das sie gemeinsam einspeisen bzw. Leistung entnehmen. Der Netzanschlusspunkt kann dabei auch auf einer anderen Spannungsebene liegen als ein Ausgang des Wechselrichters oder der Wechselrichter. In dem Fall ist dann zwischen dem Ausgang des Wechselrichters oder der Wechselrichter und dem Netzanschlusspunkt mindestens ein Transformator angeordnet. Durch eine Messung am Netzanschlusspunkt werden die Harmonischen im AC-Netz erfasst und können durch das Verfahren kompensiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Kompensationssignal von einem Anlagenregler einer leistungselektronischen Anlage, welche einen oder mehrere Wechselrichter umfassen kann, erzeugt und der Regelung des einen Wechselrichters oder der Regelung eines oder mehrerer bzw. aller der mehreren Wechselrichter der leistungselektronischen Anlage zugeführt. Die leistungselektronische Anlage kann beispielsweise eine Photovoltaikanlage, ein Batteriekraftwerk oder eine Anlage zur Wasserstofferzeugung sein. Insbesondere bei mehreren Wechselrichtern, die übereinen gemeinsamen Netzanschlusspunkt mit einem AC-Netz verbunden sind, ermöglicht diese Ausführungsform eine zentrale Erzeugung des Kompensationssignals für die gesamte leistungselektronische Anlage. Der Anlagenregler erfüllt in der Regel noch weitere, von dem Verfahren unabhängige Aufgaben zur Steuerung und Regelung der leistungselektronischen Anlage.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Kompensationssignal ordnungsspezifisch kumulativ aufgezeichnet. Dazu weist beispielsweise der oder die Wechselrichter, die leistungselektronische Anlage oder der Anlagenregler eine Aufzeichnungseinheit auf. Insbesondere der zu der Amplitude korrespondierende Kompensationsparameter kann dabei als Maß für die über einen Aufzeichnungszeitraum erfolgte Kompensation dienen. Aufgrund der ordnungsspezifischen Aufzeichnung kann dieses Maß dann gezielt für besonders relevante zu kompensierende Harmonische ausgewertet werden. Es kann aber auch eine zusammenfassende Auswertung über alle Ordnungen erfolgen. Eine Bewertung der erfolgten Kompensation kann beispielsweise gegenüber einem Netzbetreiber zu Abrechnungszwecken bei Bereitstellung der Kompensation als Netzdienstleistung verwendet werden.
Beschrieben wird ein Wechselrichter mit einer Regeleinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Leistungsumsetzung des Wechselrichters zwischen einer AC-Seite und einer DC-Seite zu regeln, wobei die Regeleinheit eingerichtet ist, eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen. Die Ausführung des Verfahrens erfolgt z. B. in einem Tracker der Regeleinheit. Beschrieben wird außerdem ein Anlagenregler, der dazu eingerichtet ist, ein Kompensationssignal zur Ausführung eines der oben beschriebenen Verfahren zu erzeugen und eine leistungselektronische Anlage, die einen oder mehrere der zuvor beschriebenen Wechselrichter sowie in einer Ausführungsform auch einen Anlagenregler umfasst. Die leistungselektronische Anlage kann beispielsweise eine Photovoltaikanlage, ein Batteriekraftwerk oder eine Anlage zur Wasserstofferzeugung sein.
Bei dem iterativen Verfahren, das als Optimierungsverfahren betrachtet werden kann, können z. B. Optimierungsschritte angewendet werden, um ein gewünschtes absolutes Minimum der Zielgröße zu finden. Die Zielgröße ist in diesem Fall die mittels DFT, beispielsweise mit dem Goerzel-Algortihmus, ermittelte Spektralkomponente.
Anwendung kann auch eine Schrittweitensteuerung finden, um das Optimierungsverfahren dynamisch zu beschleunigen. Hierzu kann beispielsweise bei wiederholter Ausführung der Schritte a) bis e) nach einer vorgebbaren Anzahl wiederholt erfolgten Veränderns des ersten Kompensationsparameters oder des zweiten Kompensationsparameters in jeweils die gleiche Richtung wie beim vorherigen Ausführen des Schritts e) eine Schrittweite, um die der erste Kompensationsparameter oder der zweite Kompensationsparameter verändert werden, erhöht werden und nach einer vorgebbaren Anzahl wiederholt erfolgten Veränderns des ersten Kompensationsparameters oder des zweiten Kompensations parameters in jeweils eine andere Richtung als beim vorherigen Ausführen des Schritts e) eine Schrittweite, um die der erste Kompensationsparameter oder der zweite Kompensationsparameter verändert werden, erniedrigt werden.
Angewandt werden gegebenenfalls auch Wartezeiten, die man berücksichtigen muss, um den Einschwingvorgang des Optimierungsschritts und die Berechnungsdauer der DFT mit zu berücksichtigen.
Bei dem vorliegenden iterativen Verfahren können zwei Stellgrößen verwendet werden, und zwar die Phase und die Amplitude des Kompensationssignals. Dazu kann ein sequenzielles Optimieren der Stellgrößen erfolgen, wobei es dann bestimmte Indikatoren geben kann, wann zwischen der Optimierung der Stellgrößen hin und her geschaltet wird. Ein Indikator kann z. B. sein, ob das Verfahren bereits eingeschwungen ist, und somit die Stellgröße nur noch um das Optimum hin und her wandert. Ein weiterer Indikator ist die maximale Anzahl der Schritte, bzw. die Zeit während der Optimierungssequenz einer der Stellgrößen.
Weiterhin gibt es auch nicht gewünschte lokale Minima, zum Beispiel wenn die Phase gegenläufig zum Optimum ist und die Amplitude nahe bei null ist. In diesem Fall erfolgt z. B. keine Reduzierung der Flarmonischen, da über das iterative Verfahren möglicherweise nicht die richtige Phase gefunden werden kann. Diese Fälle können erkannt werden und die Amplitude kann neu initialisiert werden - mit anschließender Phasenoptimierung. Die unerwünschten lokalen Minima lassen sich z. B. daran erkennen, dass die Amplitude des Kompensationssignals, das der Tracker optimiert, nahe bei null ist und gleichzeitig die Zielgröße (Ergebnis der DFT) noch über einem Schwellwert liegt, also zu hoch ist. Wenn dieser Zustand nach mehreren Schritten vorliegt, beispielsweise nach 10 Schritten, kann wie bereits beschrieben dann die Amplitude mit anschließender Phasenoptimierung neu initialisiert werden. Dies führt den Optimierungsalgorithmus in das gewünschte absolute Minimum. Frequenz und Phase aus dem Netzmanagement des Wechselrichters können als zusätzliche Informationen in die Berechnung des Kompensationssignals aufgenommen werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Harmonischen mit der Phase der Grundschwingung korrelieren. Dementsprechend werden diese Informationen zusätzlich im Kompensationssignal berücksichtigt. Gibt es in der Grundschwingung der Netzsynchronisierung (z.B. 50Hz oder60Hz) Änderungen in der Phase, können diese direkt in das Kompensationssignal übernommen werden und müssen nicht über das Verfahren erst wieder optimiert werden. Somit können Phasen- und Frequenzänderungen direkt im Kompensationssignal übernommen werden, die das Verfahren nicht ausgleichen muss. Im netzbildenden (gridforming) Modus des Wechselrichters ist es vorteilhaft, Frequenz und Phase der virtuellen PLL des Wechselrichters zu verwenden, da hierdurch eine oberschwingungsfreie Nachbildung des AC-Signals mit definierten Nulldurchgängen vorliegt, die durch den PLL-Algorithmus aus dem AC-Signal gebildet wird.
Die Taktfrequenz kann so eingestellt werden, dass sie immer ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des AC-Signals ist. Liegt die Frequenz des AC-Signals eines angeschlossenen AC-Netzes z.B. bei 50,1 Hz anstatt bei 50 Hz, steigt die Taktfrequenz von 3 kHz auf 3006 Hz an. Dadurch wird einer Entstehung von unerwünschten Zwischenharmonischen vorgebeugt
Das Verfahren oder der Tracker kann z. B. auch für dreiphasige Systeme verwendet werden. Hierbei kann man alle drei einzelnen Phasen mittels des Verfahrens tracken und kompensieren. Um Rechenzeit zu sparen ist es auch möglich mehr als eine der drei Phasen mittels eines Verfahrens zu beeinflussen. Als Optimierungsgröße kann dann z. B. das Maximum der Spektralkomponente aus den zu beeinflussenden Phasen verwendet werden. Das Kompensationssignal kann dann um die weiteren Phasen erweitert werden, indem das Signal jeweils um 120 Grad verschoben verwendet wird.
Kurzbeschreibunq der Figuren
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Anmeldung mithilfe von Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch ein Blockschaltbild einer Regelung zur Minimierung von Harmonischen;
Fig. 2 zeigt schematisch ein Blockschaltbild einer Oberschwingungs-Regelung zur Minimierung von Harmonischen;
Fig. 3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild einer leistungselektronischen Anlage zur Minimierung von Harmonischen;
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens;
Fig. 5 zeigt beispielhafte Zeitverläufe.
Fiqurenbeschreibunq
Fig. 1 zeigt schematisch ein Blockschaltbild einer Regeleinheit 8 zur Minimierung von Harmonischen in einem AC-Signal 9 auf einer AC-Seite eines Wechselrichters 6. Der Wechselrichter 6 ist eingerichtet, elektrische Leistung zwischen einer DC-Seite und der AC-Seite des Wechselrichters 6 mittels einer Wechselrichterbrücke 20 umzusetzen. Die Leistungsumsetzung kann in beide Richtungen erfolgen. Die Regeleinheit 8 ist dabei vorgesehen, mittels der Regelung 14 die Leistungsumsetzung des Wechselrichters 6 in der Wechselrichterbrücke 20 zu regeln. Die Messwerterfassung 10 ist vorgesehen, mittels einer PLL (Phase-Locked- Loop) Istwerte 11 des AC-Signals 9 zu erfassen. Aus dem Netzmanagement 12 werden Sollwerte 13 des AC-Signals 9 zur Verfügung gestellt. Die Regelung 14 gibt Stellgrößen 15 für das AC-Signal 9 vor, die der hardwarenahen Regelung 18 zugeführt werden. Über ein PWM-Signal 19 (PWM Pulsweitenmodulation) steuert die hardwarenahe Regelung 18 die Wechselrichterbrücke 20 an. Die Wechselrichterbrücke 20 kann das AC-Signal als AC-Spannung oder als AC-Strom einstellen. Die Stellgröße 15 bezieht sich entsprechend auf AC-Spannung oder AC- Strom. Mittels eines Trackers 16 wird der hardwarenahen Regelung 18 ein Kompensationssignal 17 zugeführt. Das Kompensationssignal 17 wird zu der Stellgröße 15 addiert. In Fig. 1 ist eine Auswahl der Eingangssignale in den Tracker 16 dargestellt. Diese werden in Fig. 2 und der zugehörigen Beschreibung um weitere Eingangssignale ergänzt.
In Fig. 2 ist schematisch ein Blockschaltbild eines Trackers zur Minimierung von Harmonischen dargestellt. Aus dem AC-Signal 9 wird mittels der diskreten Fourier Transformation 22 die Amplitude 23 der zu minimierenden Harmonischen gewonnen. Aus der Amplitude 23, den Sollwerten 13 für die Spannung oder den Strom des AC- Signals 9 und weiteren Parametern 21 werden in dem Block 24 die Amplitude 25 des Kompensationssignals als erster Kompensationsparameter und die Phase 27 des Kompensationssignals als zweiter Kompensationsparameter berechnet. Zu den Parametern 21 zählen beispielsweise einzuhaltende Wartezeiten zwischen den Verfahrensschritten, Schrittweiten zum Vergrößern oder Verkleinern von Amplitude 25 und Phase 27 sowie Änderungsraten, Maximalwerte und Initialwerte für diese Schrittweiten, und weiterhin Maximalwerte für die Amplitude 25 sowie Maximalwerte für eine wiederholte Ausführung von Verfahrensschritten. Aus Amplitude 25 und Phase 27 des Kompensationssignals und der aus der PLL 10 erzeugten Phase der Istwerte des AC-Signals 9 wird in Block 26 das Kompensationssignal 17 erzeugt.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild mit einer leistungselektronischen Anlage 32, die ein AC-Signal 9 mit einem AC-Netz 30 austauscht. Die leistungselektronische Anlage 32 umfasst beispielhaft drei Wechselrichter 6, die über einen gemeinsamen Netzanschlusspunkt 29 mit dem AC-Netz 30 verbunden sind. Zwischen den Wechselrichtern 6 und dem Netzanschlusspunkt 29 sind Transformatoren 28 angeordnet. Ein Tracker 16, eine Messwerterfassung 10 und ein Netzmanagement 12 sind hier in einem Anlagenregler 31 angeordnet, der das Kompensationssignal 17 mittels des Trackers 16 erzeugt, welches einem der drei Wechselrichter 6, optional auch den anderen Wechselrichtern 6 zugeführt wird. Innerhalb des Wechselrichters erfolgt dann die hier nicht im Detail dargestellte Addition des Kompensationssignals 17 zu einer Stellgröße der Regelung in gleicherweise wie zuvor bereits in Fig.1 dargestellt. Das AC-Signal 9 wird durch die Messwerterfassung 10 am Netzanschlusspunkt 29 erfasst. Weiterhin ist in dem Anlagenregler 31 eine Aufzeichnungseinheit 33 angeordnet, die das durch den Tracker 16 erzeugte Kompensationssignal 17 ordnungsspezifisch kumulativ aufzeichnet. Die Aufzeichnungseinheit 33 kann alternativ auch in einem oder mehreren der Wechselrichter 6 angeordnet sein sowie auch separat an anderer Stelle innerhalb der leistungselektronischen Anlage 32. Bei der schematischen Darstellung in Fig. 3 sind weitere bei leistungselektronischen Anlagen üblicherweise vorhandene Komponenten, wie beispielsweise auf einer DC-Seite an die Wechselrichter angeschlossene Generatoren oder Lasten, aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Fig. 4 zeigt schematisch einen beispielhaften Ablauf des Verfahrens zum Minimieren einer Harmonischen. In 200 wird das Verfahren gestartet und in 210 initialisiert. In dem Initialisierungsschritt 210 werden die Werte für die Größen des Verfahrens initialisiert, z. B. auf 0 gesetzt. In 210 kann z. B. der Wert für die Phase 27 des Kompensationssignals 17 zunächst auf den Startwert 0 und der Wert für die Amplitude 25 des Kompensationssignals 17 auf einen von null verschiedenen Startwert gesetzt werden. Zur Ermittlung geeigneter Startwerte kann in 210 zunächst auch ein Wert der Oberschwingung erfasst werden, indem die DFT 22 berechnet wird. Als Startwert für die Amplitude 25 kann dann ein Wert gewählt werden, der kleiner als die mittels der DFT 22 berechnete Amplitude der Oberschwingung ist, beispielsweise 80% dieser berechneten Amplitude der Oberschwingung. Für die Phase 27 des Kompensationssignals 17 kann dann beispielsweise anstatt eines Startwerts 0 auch beispielsweise ein um 180° gedrehter Wert der mittels der DFT 22 berechneten Phase der Oberschwingung verwendet werden. In 210 kann außerdem die Richtung der Änderung der Phase 27 und Amplitude 25 auf einen ersten Wert gesetzt werden, z. B. „vergrößern“.
In 220 wird die Oberschwingung zu einem ersten Zeitpunkt erfasst, indem die DFT 22 berechnet und gespeichert wird. In 230 wird das Kompensationssignal 17 mit veränderter Phase 27 - entweder „vergrößerter“ oder „verkleinerter“ Phase 27 - berechnet und zu der Stellgröße 15 der Regelung 14 addiert. Nach 230 kann optional eine Wartezeit erfolgen, um Einschwingvorgänge und/oder Berechnungsdauern z. B. der DFT 22 zu berücksichtigen. In 240 wird die Oberschwingung erneut - also zu einem zweiten Zeitpunkt - erfasst, indem die DFT 22 erneut berechnet und gespeichert wird. In 250 wird die Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt mit der Oberschwingung zum zweiten Zeitpunkt verglichen. Das Ergebnis wird in 260 ausgewertet. Ist das Ergebnis zum zweiten Zeitpunkt besser, also ist die Amplitude der Oberschwingung kleiner als beim ersten Zeitpunkt, so wird in 300 ein Zähler für gleiche Richtungsschritte der Phase 27 inkrementiert und in 310 ein Zähler für Richtungsumkehrungen der Phase 27 zurückgesetzt. Ist das Ergebnis zum zweiten Zeitpunkt nicht besser, also ist die Amplitude der Oberschwingung des AC-Signals 9 größer als beim ersten Zeitpunkt, so wird in 270 die Richtung der Änderung der Phase 27 verändert. Wurde sie vorher in die erste Richtung verändert, so wird sie nun in eine zweite Richtung verändert und umgekehrt. War sie vorher „vergrößern“, so wird sie nun „verkleinern“ und umgekehrt. In 280 wird der Zähler für Richtungsumkehren der Phase 27 inkrementiert und in 290 wird der Zähler für gleiche Richtungsschritte der Phase 27 zurückgesetzt.
In 320 wird mit einem Phasen-Gesamtzähler die Anzahl gezählt, die die Phase 27 in dem Verfahren bereits verändert wurde. In 330 werden die Zähler ausgewertet und je nach definierten Schwellwerten für den Phasen-Gesamtzähler, beispielsweise nach 25 Schritten, und den Zähler für Richtungsumkehrungen für die Phase 27, beispielsweise nach 5 Schritten, gegebenenfalls jedoch nicht bei kleiner Amplitude der mittels DFT 22 in 240 berechneten Oberschwingung des AC-Signals 9, entweder in 340 eine neue Phase 27 berechnet oder in 345 eine neue Amplitude 25 berechnet. Die Phase 27 in 340 oder die Amplitude 25 in 345 wird dabei entweder in die erste oder die zweite Richtung verändert, also entweder „vergrößert“ oder „verkleinert“, abhängig von dem Zustand der Richtungsänderungen, welcher in 210 und/oder 270 und/oder 275 gesetzt und/oder geändert worden sein kann. Optional kann im Schritt 330 eine Schrittweite, um welche die Phase 27 „vergrößert“ oder „verkleinert“ wird, abhängig von dem Zähler für gleiche Richtungsschritte für die Phase 27 erhöht werden, beispielsweise nach 2 Schritten, oder abhängig von dem Zähler für Richtungsumkehrungen für die Phase 27 reduziert werden, beispielsweise nach 2 Schritten. Nach 340 wird die Ausführung des Verfahrens erneut mit 220 fortgesetzt.
Nach 345 wird das Verfahren mit 225 fortgesetzt. In 225 wird die zu minimierende Oberschwingung zu einem ersten Zeitpunkt erfasst, indem die DFT 22 berechnet und gespeichert wird. In 235 wird das Kompensationssignal 17 mit veränderter Amplitude 25 - entweder „vergrößerter“ oder „verkleinerter“ Amplitude 25 - berechnet und zu der Stellgröße 15 der Regelung 14 addiert. Nach 235 kann optional eine Wartezeit erfolgen, um Einschwingvorgänge und/oder Berechnungsdauern z. B. der DFT zu berücksichtigen. In 245 wird die Oberschwingung erneut - also zu einem zweiten Zeitpunkt - erfasst, indem die DFT 22 erneut berechnet und gespeichert wird. In 255 wird die Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt mit der Oberschwingung zum zweiten Zeitpunkt, verglichen. Das Ergebnis wird in 265 ausgewertet. Ist das Ergebnis zum zweiten Zeitpunkt besser, also ist die Amplitude der Oberschwingung kleiner als beim ersten Zeitpunkt, so wird in 305 ein Zähler für gleiche Richtungsschritte der Amplitude 25 inkrementiert und in 315 ein Zähler für Richtungsumkehrungen der Amplitude 25 zurückgesetzt. Ist das Ergebnis zum zweiten Zeitpunkt nicht besser, also ist die Amplitude der Oberschwingung des AC-Signals 17 größer als beim ersten Zeitpunkt, so wird in 275 die Richtung der Änderung der Amplitude 25 verändert. Wurde sie vorher in die erste Richtung verändert, so wird sie nun in eine zweite Richtung verändert und umgekehrt. War sie vorher „vergrößern“, so wird sie nun „verkleinern“ und umgekehrt. In 285 wird der Zähler für Richtungsumkehren der Amplitude 25 inkrementiert und in 295 wird der Zähler für gleiche Richtungsschritte der Amplitude 25 zurückgesetzt.
In 325 wird mit einem Amplituden-Gesamtzähler die Anzahl gezählt, die die Amplitude 25 in dem Verfahren bereits verändert wurde. In 335 werden die Zähler ausgewertet und je nach definierten Schwellwerten für den Amplituden- Gesamtzähler, beispielsweise nach 25 Schritten, und den Zähler für Richtungsumkehrungen für die Amplitude 25, beispielsweise nach 5 Schritten, gegebenenfalls jedoch nicht bei kleiner Amplitude der mittels DFT 22 in 245 berechneten Oberschwingung des AC-Signals 9, entweder in 340 eine neue Phase 27 berechnet oder in 345 eine neue Amplitude 25 berechnet. Die Phase 27 in 340 oder die Amplitude 25 in 345 wird dabei entweder in die erste oder die zweite Richtung verändert, also entweder „vergrößert“ oder „verkleinert“, abhängig von dem Zustand der Richtungsänderungen, welcher in 210 und/oder 270 und/oder 275 gesetzt und/oder geändert worden sein kann. Optional kann im Schritt 335 eine Schrittweite, um welche die Amplitude 25 „vergrößert“ oder „verkleinert“ wird, abhängig von dem Zähler für gleiche Richtungsschritte für die Amplitude 25 erhöht werden, beispielsweise nach 2 Schritten, oder abhängig von dem Zähler für Richtungsumkehrungen für die Amplitude 25 reduziert werden, beispielsweise nach 2 Schritten. Nach 345 wird das Verfahren erneut mit 225 fortgesetzt. Abhängig vom Wert des Amplituden-Gesamtzählers oder des Zählers für Richtungsumkehrungen für die Amplitude 25, beispielsweise nach jeweils 10 Schritten, wird in 335, falls gleichzeitig ein großer Wert für die Amplitude der mittels DFT 22 in 245 berechneten Oberschwingung des AC-Signals 9 und ein kleiner Wert für die Amplitude 25 vorliegt, in 355 die Amplitude 25 neu initialisiert, indem sie auf den in 210 für die Amplitude 25 verwendeten Startwert, oder, alternativ, auf einen Wert kleiner als die mittels der DFT 22 in 225 oder 245 berechnete Amplitude der Oberschwingung, beispielsweise 80% dieser berechneten Amplitude, gesetzt wird, und anschließend die Ausführung des Verfahrens mit 340 fortgesetzt. Hierdurch wird der möglicherweise auftretende Fall berücksichtigt, dass durch das Verfahren keine weitere Optimierung mehr erfolgt, obwohl noch nicht das absolute Minimum für die Amplitude der Oberschwingung des AC Signals 9 erreicht ist.
Schritt a) wird ausgeführt, wenn entweder 220 oder 225 ausgeführt wird. Schritt b) wird ausgeführt, wenn entweder 230 oder 235 ausgeführt wird. Schritt c) wird ausgeführt, wenn entweder 240 oder 245 ausgeführt wird. Schritt d) wird ausgeführt, wenn entweder 250 oder 255 ausgeführt wird. Schritt e) wird ausgeführt, wenn entweder der Zweig von 260 bis 340 oder bis 345 ausgeführt wird oder der Zweig von 265 bis 340 oder bis 345 bzw. 355 ausgeführt wird.
In Fig. 5 sind Zeitverläufe gezeigt, die das Regelverhalten bei Anwendung des Verfahrens illustrieren. In der oberen Grafik ist beispielhaft die Amplitude AMPH der siebten Harmonischen im AC-Spannungs- bzw. AC-Stromsignal dargestellt, welche mit dem Verfahren von ca. 0,7A auf unter 0,05A reduziert wird. In den Grafiken darunter, ist der Optimierungsverlauf anhand der Phase 27 und der Amplitude 25, des Kompensationssignals 17 dargestellt. Insbesondere ist das sequenzielle Optimieren der Phase 27 und Amplitude 25 des Kompensationssignals 17 zu erkennen.
Bezuqszeichenliste
6 Wechselrichter
8 Regeleinheit
9 AC-Signal
10 Messwerterfassung PLL 11 Istwerte 12 Netzmanagement
13 Sollwerte
14 Regelung
15 Stellgröße
16 T racker
17 Kompensationssignal
18 Hardwarenahe Regelung
19 PWM-Signal
20 Wechselrichterbrücke 21 Parameter 22 DFT
23 Amplitude der Harmonischen
24 Erzeugung der Sollgrößen für das Kompensationssignal
25 Amplitude des Kompensationssignals
26 Berechnung des Kompensationssignals
27 Phase des Kompensationssignals
28 Transformator
29 Netzanschlusspunkt
30 AC-Netz
31 Anlagenregler
32 Leistungselektronische Anlage
33 Aufzeichnungseinheit
210-355 Verfahrensschritte a, b, c, d, e Verfahrensschritte AMPH Amplitude der Harmonischen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Beeinflussen einer Oberschwingung eines AC-Signals (9) auf einer AC-Seite eines Wechselrichters (6), der elektrische Leistung zwischen einer DC-Seite des Wechselrichters (6) und der AC-Seite des Wechselrichters (6) umsetzt oder umgekehrt, wobei die Leistungsumsetzung mittels einer Regelung (14) des Wechselrichters (6) geregelt wird und ein Kompensationssignal (17) zu einer Stellgröße (15) der Regelung (14) addiert wird, wobei das Kompensationssignal (17) einen ersten und einen zweiten Kompensationsparameter (25, 27) aufweist, wobei der erste
Kompensationsparameter (25) vorgesehen ist, einen ersten Parameter der Oberschwingung zu beeinflussen, und der zweite Kompensationsparameter (27) vorgesehen ist, einen zweiten Parameter der Oberschwingung zu beeinflussen, gekennzeichnet durch die Schritte a) Erfassen der Oberschwingung zu einem ersten Zeitpunkt, b) Erzeugen des Kompensationssignals (17) und addieren des Kompensationssignals (17) zu einer Stellgröße (15) der Regelung (14), c) Erfassen der Oberschwingung zu einem zweiten Zeitpunkt, d) Vergleichen der Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt mit der Oberschwingung zum zweiten Zeitpunkt, e) Verändern des ersten Kompensationsparameters (25) oder des zweiten Kompensationsparameters (27), wobei die Veränderung des ersten Kompensationsparameters (25) oder des zweiten Kompensationsparameters (27) von dem Ergebnis des Vergleichs aus Schritt d) abhängt,
Erneutes Ausführen von zumindest den Schritten a) und b).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberschwingung durch eine diskrete Fourier-Transformation (22) aus dem AC-Signal (9) erfasst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Parameter von der Amplitude der Oberschwingung abhängt und der zweite Parameter von der Phase der Oberschwingung abhängt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beeinflussung der Oberschwingung deren Minimierung zum Ziel hat.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei durch den Vergleich in Schritt d) ermittelt wird, ob die Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt oder zum zweiten Zeitpunkt näher am Ziel liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei nach dem erneuten Ausführen der Schritte a) und b) zumindest auch der Schritte c), d) und e) erneut ausgeführt werden, wobei das Verändern des ersten Kompensationsparameters (25) oder des zweiten Kompensationsparameters (27) in die gleiche Richtung wie beim vorherigen Ausführen des Schritts e) erfolgt, falls die Oberschwingung zum zweiten Zeitpunkt näher am Ziel liegt als die Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Schritte a), b), c), d) und e) wiederholt ausgeführt werden und nach einer vorgebbaren Anzahl wiederholt erfolgten Veränderns des ersten Kompensationsparameters (25) oder des zweiten Kompensationsparameters (27) in jeweils die gleiche Richtung wie beim vorherigen Ausführen des Schritts e) eine Schrittweite, um die der erste Kompensationsparameter (25) oder der zweite Kompensationsparameter (27) verändert werden, erhöht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Verändern des ersten Kompensationsparameters (25) oder des zweiten Kompensationsparameters (27) in eine andere Richtung als beim vorherigen Ausführen des Schritts e) erfolgt, falls die Oberschwingung zum ersten Zeitpunkt näher am Ziel liegt als die Oberschwingung zum zweiten Zeitpunkt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schritte a), b), c), d) und e) wiederholt ausgeführt werden und nach einer vorgebbaren Anzahl wiederholt erfolgten Veränderns des ersten Kompensationsparameters (25) oder des zweiten Kompensationsparameters (27) in jeweils eine andere Richtung als beim vorherigen Ausführen des Schritts e) eine Schrittweite, um die der erste Kompensationsparameter (25) oder der zweite Kompensationsparameter (27) verändert werden, erniedrigt wird.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberschwingung des AC-Signals (9) eine harmonische Schwingung von der zweiten bis zur dreißigsten Ordnung sein kann.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mehr als eine Oberschwingung des AC-Signals (9) beeinflusst wird und insbesondere Oberschwingungen zwischen der zweiten und der dreißigsten Ordnung beeinflusst werden.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, sofern rückbezogen auf Anspruch 2 und 3, wobei als Startwert für den ersten Kompensationsparameter (25) ein Wert gewählt wird, der von null verschieden und kleiner als eine mittels der diskreten Fourier-Transformation (22) aus dem AC-Signal (9) berechnete Amplitude der Oberschwingung ist.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, sofern rückbezogen auf Anspruch 2 und 3, wobei als Startwert für den zweiten Kompensationsparameter (27) ein um 180° gedrehter Wert einer mittels der diskreten Fourier- Transformation (22) aus dem AC-Signal (9) berechneten Phase der Oberschwingung gewählt wird.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberschwingung des AC-Signals (9) an einem Netzanschlusspunkt (29) des Wechselrichters (6) erfasst wird.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das
Kompensationssignal (17) von einem Anlagenregler (31) einer leistungselektronischen Anlage (32) erzeugt wird und der Regelung (14) eines oder mehrerer Wechselrichter (6) der leistungselektronischen Anlage (32) zugeführt wird.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das
Kompensationssignal (17) ordnungsspezifisch kumulativ aufgezeichnet wird.
17. Wechselrichter (6) mit einer Regeleinheit (8), welche dazu eingerichtet ist, die Leistungsumsetzung des Wechselrichters zwischen einer AC-Seite und einer DC-Seite zu regeln, wobei die Regeleinheit (8) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 auszuführen.
18. Wechselrichter (6) nach Anspruch 17, wobei die Regeleinheit (8) dazu eingerichtet ist, eine Taktfrequenz des Wechselrichters (6) so einzustellen, dass sie einem ganzzahligen Vielfachen der Frequenz des AC-Signals (9) eines an den Wechselrichter (6) angeschlossenen AC-Netzes 30 entspricht.
19. Anlagenregler (31), wobei der Anlagenregler (31) dazu eingerichtet ist, ein Kompensationssignal (17) zur Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 15 oder 16 zu erzeugen.
20. Leistungselektronische Anlage (32) umfassend einen oder mehrere Wechselrichter (6) nach Anspruch 17 oder 18.
21. Leistungselektronische Anlage (32) nach Anspruch 20, ferner umfassend einen Anlagenregler (31) nach Anspruch 19.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017045702A1 (en) * 2015-09-15 2017-03-23 Green Power Technologies, S. L. System for converting power

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TIAN DACHUAN ET AL: "A Selective Harmonic Optimization Method for STATCOM in Steady State Based on the Sliding DFT", 2015 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS, IEEE, 9 October 2015 (2015-10-09), pages 2049 - 2054, XP032847444, DOI: 10.1109/SMC.2015.358 *
ZHONG QING ET AL: "Feedforward Harmonic Mitigation Strategy for Single-Phase Voltage Source Converter", JOURNAL OF ELECTRICAL AND COMPUTER ENGINEERING, 1 January 2018 (2018-01-01), pages 1 - 10, XP055935460, ISSN: 2090-0147, Retrieved from the Internet <URL:https://downloads.hindawi.com/journals/jece/2018/5909346.pdf> [retrieved on 20220625], DOI: 10.1155/2018/5909346 *

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