[发明专利]电压源型并网逆变器谐波电流抑制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器控制技术领域，具体地，涉及一种电压源型并网逆变器谐波电流抑制装置及方法。

背景技术

近年来，随着传统煤炭和石油等化石燃料日益耗尽，能源短缺及环境问题不断加剧，使得清洁能源或可再生能源发电技术得到日益广泛的重视和应用。大力发展新能源和可再生能源，不仅是保护生态环境、应对气候变化、实现可持续发展的需要，也是解决我国偏远地区无电人口民用电问题的主要途径。

以光伏为例，其并网发电的主要形式是利用以电力电子器件为核心的逆变器，将光伏电池板产生的直流电转化为电网能够接受的交流电形式，并将电能注入电网。根据逆变器输出端特性，可分为电流源型并网逆变器和电压源型并网逆变器。其中，电流源型并网逆变器发展较早，且应用范围较广，其工作原理是：逆变器控制环路只对逆变器的输出电流进行控制，逆变器的输出电压由电网进行钳位，同时电流控制环路对光伏电池板进行最大功率跟踪，将光伏能量最大限度注入电网。由于太阳辐照度存在较大随机性，因此并网系统输出功率波动较大，不利于电网稳定。这种系统的优点是控制简单，逆变器输出电流波形较好，输入电流总谐波失真(THD_i)较低。但是，其缺点是当电网发生故障时，电流源型并网逆变器系统无法实现孤岛运行以及为敏感负荷供电。电压源型并网逆变器系统出现较晚，其工作原理是通过控制逆变器的输出电压的幅值与相位，根据功率传输定理，控制逆变器向电网传输的有功功率以及无功功率。电压源型并网逆变器系统的特点是逆变器控制环路最外层为电压控制，因此，当电网出现故障时，电压源型并网逆变器系统可立即脱网，并继续为敏感负荷提供电能。由于电压源型并网逆变器系统在并网与脱网转换过程中，其控制环路的结构未发生变化，过渡过程冲击较小，电能质量较高，因此电压源型并网逆变器能够提升为敏感负荷供电的可靠性。但是由于电压源型并网逆变器的输出阻抗较小，易受到网侧谐波电压影响，因此导致其并网电流THD_i增大，对并网电流电能质量造成影响。

因此，需要提供一种电压源型并网逆变器谐波电流抑制策略，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供一种电压源型并网逆变器谐波电流抑制装置。该装置包括：网侧采样器，其用于对网侧电压进行采样以获得网侧电压采样信号；第一逆变器采样器，其用于对逆变器的输出电压和输出电流进行采样以获得逆变器电压采样信号和逆变器电流采样信号；网侧电压处理器，其用于将网侧电压采样信号的N个谐波分量与基频分量分离，其中N是大于等于1的整数；锁相环，其用于检测基频分量的幅值E_base和相位θ_base；功率控制环路，其用于基于逆变器电压采样信号、逆变器电流采样信号、目标有功功率和目标无功功率计算幅值调节量ΔE和相位调节量Δθ；参考信号合成器，其用于基于幅值E_base、相位θ_base、幅值调节量ΔE、相位调节量Δθ和N个谐波分量生成逆变器电压参考信号；以及逆变器控制环路，其用于控制逆变器以使输出电压跟随逆变器电压参考信号。

可选地，网侧电压处理器包括N组陷波器和减法器。该N组陷波器用于一一对应地过滤N个谐波分量，以获得基频分量，其中每组陷波器中的每个陷波器的中心谐振角频率和与该组陷波器对应的谐波分量的角频率相同。该减法器用于从网侧电压采样信号中减去基频分量，以获得N个谐波分量。

可选地，该装置进一步包括补偿器。该补偿器用于基于基频分量的角频率和N组陷波器中的每个陷波器的传递函数计算用于补偿N组陷波器对基频分量造成的影响的幅值补偿量E_offset和相位补偿量θ_offset，并且进一步用于分别基于幅值补偿量E_offset和相位补偿量θ_offset对幅值E_base和相位θ_base进行补偿。

可选地，N组陷波器中的用于过滤同相网侧电压的谐波分量的陷波器串联连接。