[发明专利]基于HHT的光伏系统并网逆变器谐波检测系统及方法

说明书

（一）技术领域：

本发明涉及光伏系统并网逆变器谐波检测，属于光伏发电并网电能质量检测控制领域，尤其是一种基于HHT（Hilbert-Huang transform——希尔伯特-黄变换）的光伏系统并网逆变器谐波检测系统及方法。

（二）背景技术：

并网光伏系统作为一种分散式发电系统，以及光伏发电本身的一些特点，使得并网光伏系统对传统的集中供电系统的电网会产生一些不良的影响，如孤岛效应、无功平衡、谐波污染等；谐波污染是光伏并网系统安全可靠运行必须解决的一个问题，光伏系统中的谐波主要是在光伏并网逆变的逆变过程中产生的，它会使功率因素恶化、电压波形畸变、增加电磁干扰，对电网造成危害；并且当光伏逆变器轻载运行时，逆变器输出的谐波含量会明显增大，在20%额定出力以下时，电流谐波总畸变率（THD）会超过5%，因此对光伏并网系统关键装置并网逆变器输出电流的谐波进行快速、准确的测量是很有必要的。

电力谐波检测的方法有很多种，目前主要有滤波法、傅里叶变换、小波变换、瞬时无功功率理论、正交变换法和人工智能法等。其中快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，简称FFT），是当前电力系统中检测谐波最常用的方法；在实际电力系统中，系统频率是在工频附近波动的，这就很难保证对信号采样的同步性，即很难保证采样频率与信号频率成整数倍关系，这就会出现频谱泄露问题。

（三）发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于HHT的光伏系统并网逆变器谐波检测系统及方法，它可以客服上述背景技术中的不足，是一种可以实现电流信号同步、快速、准确、实时检测的系统，且运算速度快，精度高。

本发明的技术方案：一种基于HHT的光伏系统并网逆变器谐波检测系统，其特征在于它包括信号采集与预处理电路单元、模数转换电路单元、主控单元、SRAM静态随机存储器单元、CPLD可编程逻辑单元、双端口RAM单元、通信单元、微控制单元、显示单元和输入单元；其中，所述信号采集与预处理电路单元的输入端接收光伏系统并网逆变器输出端信号，其输出端与模数转换电路单元的输入端连接；所述主控单元的输入端与模数转换电路单元的输出端连接，其输出端与CPLD可编程逻辑单元的输入端连接，且与双端口RAM单元和SRAM静态随机存储器单元呈双相连接；所述双端口RAM单元与微控制单元和CPLD可编程逻辑单元呈双向连接；所述微控制单元的输入端连接键盘输入单元，其输出端与显示单元的输入端连接，同时所述微控制单元还与通信单元呈双向连接；所述通信单元的与并网开关呈双向连接。

所述主控单元是TMS320LF2407A DSP芯片。

所述SRAM静态随机存储器单元是采用CMOS工艺的RT&CMOS SRAM 146818芯片。

所述通信单元是RS485结构。

所述模数转换单元为MAX502芯片。

所述微控制单元是H3C的MG9000系列MCU微控制器结构。

所述显示单元是LED输出显示屏，分辨率是800*400。

所述输入单元是键盘输入单元，为标准工控机键盘。

所述信号采集与预处理电路单元采用霍尔效应型电流传感器结构，它是由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容器C1、稳压管Z1、稳压管Z2，运算放大器A1、运算放大器A2组成；所述运算放大器A1负向输入端经电阻R2与其输出端连接，且还通过电阻R1与电流传感器连接，其正向输入端通过电阻R3接地，且运算放大器A1的负向输入端还通过电阻R5与由电阻R4和电阻R6构成的补偿电压电路的中间点连接，所述运算放大器A1的输出端通过电阻R7与运算放大器A2的正向输入端相连；所述运算放大器A2负向输入端通过电阻R10与其输出端相连，同时通过电阻R8接地；所述运算放大器A2通过电阻R10与稳压管Z1和稳压管Z2组成的均压电路的中点相连接；电容器C1与电阻R11相互并联，同时并联于稳压管Z2两端，且一端与电阻R9连接，另一端接地；所述均压中点电压作为输出模拟电压信号经电阻R12模数转换电路的输入端连接。

一种基于HHT的光伏系统并网逆变器谐波检测系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

①信号采集与预处理电路单元采集光伏并网逆变器的输出电流作为检测电流，经过由霍尔效应型电流传感器组成的信号采集与预处理电路对信号电流进行预处理，过滤工频非谐波电流，对谐波电流进行初步处理，同时将电流信号转换产生成电压模拟信号；