[发明专利]一种发电系统逆变器的谐波改善方法

说明书

本发明公开了一种发电系统逆变器的谐波改善方法，将风速/光能转化为逆变器的输出功率，再根据总谐波畸变(THD)随输出功率的变化曲线将输出功率分为几个功率等级区间，每个功率等级区间对应一个开关频率以使THD低于5％，在风力/光伏发电系统全年运行时更具输出功率所在的功率等级区间，采用一个对应的开关频率，这样以变化的开关频率以适应变化的输出功率，达到改善谐波的目的。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更为具体地讲，涉及一种发电系统逆变器的谐波改善方法。

背景技术

为减少资源的浪费，保护不可再生资源，走持续发展道路，新能源发电系统在电网中的渗透率越来越高，同时风力/光伏发电系统逆变器的使用也越来越多。同两电平功率逆变器相比，多电平逆变器在高电压等级领域表现出了其优越性，目前的风力/光伏发电系统中三电平逆变器逐渐替代了两电平逆变器。然而，这种情况使得电网对接入的电能质量要求更加严格，而风能/光能的大幅波动会导致谐波和功率损耗的波动，因此新能源发电中逆变器的谐波成为了关注热点之一。

现有技术的风力/光伏发电系统中三电平逆变器的谐波优化方法的提出是为了改善逆变器输出的电能质量。目前有如下几种方法：1)在线自适应死区消除法，该方法可以辨别电流方向、电流过零区域和电流非过零区域，减少低频谐波成分和总谐波畸变(THD)；2)一种改良的单相逆变器拓扑，该方法可以在无变压器光伏并网系统中减少共模漏电流，采用倍频SPWM调制(正弦脉宽调制)时能达到更高的频率和更低的电流纹波，进而减小总谐波畸变THD。这些方法的提出可以减小谐波，但是并不是针对风力/光伏发电逆变器的全年运行工况进行改善的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对风力/光伏发电并网，提出一种发电系统逆变器的谐波改善方法，使得全年的谐波稳定在一个较低水平上，同时，减小全年运行工况下逆变器功率器件的功率器件的功率损耗波动减小，使得结温波动减小，提高功率器件的寿命。

为实现上述发明目的，本发明发电系统逆变器的谐波改善方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、确定逆变器的额定输出功率P_e和开关频率F_e，其中，开关频率F_e为逆变器工作在额定输出功率P_e状态下，使总谐波畸变(THD)小于5％的开关频率；

(2)、采集风力/光伏发电的全年运行工况，将风能/光能变化情况等效为逆变器输出功率P_out的全年变化曲线；

(3)、固定逆变器的开关频率F_sw为额定运行状态下的相应的开关频率F_e，使逆变器输出功率P_out线性增长，得到总谐波畸变(THD)随P_out的增长而减小的曲线，即THD变化曲线；

(4)、将逆变器输出功率P_out的全年变化曲线分为n个功率等级区间：

(4.1)、在THD变化曲线上，将总谐波畸变(THD)等间距分段，得到n个依次升高的THD等级区间：THD(0)-THD(1)，THD(1)-THD(2)，……，THD(n-1)-THD(n)，其中，THD(0)-(n)为总谐波畸变变化曲线的区间点；

(4.2)、在THD变化曲线上，THD(0)-(n)分别对应n+1个逆变器输出功率P_out，将这n+1个逆变器输出功率P_out取为n+1个便于记录的整数，得到逆变器输出功率P_out(0)-P_out(n)，将输出功率分为n个依次升高的功率等级区间：P_out(0)-P_out(1)，P_out(1)-P_out(2)，……，P_out(n-1)-P_out(n)；