[发明专利]基于调制滑动傅立叶变换的多功能并网逆变器谐波选择性补偿方法

说明书

本发明揭示了一种基于调制滑动傅立叶变换的多功能并网逆变器谐波选择性补偿方法，包括：S1、借助多功能并网逆变器从电网中采样截取电压信号与电流信号；S2、依据已截取的电压信号计算求得基波参考电流S3、依据已截取的电流信号，利用调制滑动傅立叶变换的方法计算求得谐波参考电流S4、将所述基波参考电流与谐波参考电流相加得出最终参考电流i^*，并依据所述最终参考电流i^*、使用多功能并网逆变器进行有功和谐波补偿。本发明通过多个多功能并网逆变器并联的方式实现了对微电网内谐波和基波的“就地平衡”和“就地补偿”，改善了微电网整体的电能质量。

技术领域

本发明涉及一种选择性谐波补偿方法，具体而言，涉及一种基于调制滑动傅立叶变换的多功能并网逆变器谐波选择性补偿方法，属于电力能源技术领域。

背景技术

近年来，集成了可再生能源、局部负荷、储能的微电网技术作为一种特殊的分布式发电系统得到了越来越多的关注。然而，微电网中含有大量的电力电子装置，再加之局部负荷中也可能含有非线性、不平衡以及无功特性，这都极大地恶化了微电网公共耦合点(point of common coupling,PCC)处的电能质量。

微电网的电能质量直接决定着微电网能否以经济、稳定的状态运行。一方面，电能的按质定价、优质优价将是电力市场发展的趋势，微电网公共耦合点处电能质量的优劣，将直接关系到微电网的售电价格，并影响其经济效益。另一方面，微电网公共耦合点处的电能质量还将直接影响到微电网内并网逆变器的稳定运行，由于并网逆变器一般连接在配电网变压器的低压侧，若微电网中含有较多的非线性负荷，则公共耦合点处的电压可能会存在较大的谐波畸变。这将直接影响到并网逆变器的电压控制环和电流控制环，使其输出电流含有较大的谐波分量。在严重情况下，甚至会导致并网逆变器因失去稳定而跳闸。

多功能并网逆变器(multi-functional grid-tied inverters，MFGTIs)的出现有效地缓解了以上两方面的问题，MFGTIS在实现可再生能源并网的同时，还能兼顾对其并网点处电能质量的治理，不仅可以产生有功功率和无功功率，而且具有抑制谐波和不平衡分量的功能。一方面，MFGTIs凭借其一机多职的功能，不仅能提高并网逆变器的性价比，还能避免在微电网中安装额外的电能质量装置。另一方面，MFGTIs只需做适当的软件升级，即可灵活地完成各种优化的电能质量治理方案，实现微电网电能质量的柔性定制。然而，MFGTIs的电能质量治理功能只是其辅助服务，所能投入的补偿容量有限。但是，微电网内含有多台多功能并网逆变器，如果能有效利用这些多功能并网逆变器的剩余容量，改善微电网的电能质量，可以实现微电网内谐波和无功电流的“就地平衡”和“就地补偿”，减少谐波和无功电流在微电网内的传播，这对于微电网电能质量的治理问题是一个新的思路。

在上述操作的过程中，以何种方式得到参考电流无疑是各项后续操作的基础和关键所在，而目前较为常见的方式是基于傅里叶变换进行计算，具体而言如下：

滑动傅立叶变换(Sliding Discrete Fourier transform，SDFT)通过滑动迭代的思想，舍弃前一时刻第一个采样点，加上这一时刻新的采样数据，只需要一次复数乘法两次实数加法即可得到运算结果，大大减少了离散傅立叶变换(Discrete Fourier transform，DFT)的计算量。但是在实际工程中必须使用有限字长来表示谐振器反馈回路上的旋转因子的量化误差将造成SDFT的极点位于z平面单位圆内部或外部，当极点位于单位圆内部时造成该极点无法被系统零点精确抵消，导致SDFT不在BIBO稳定；当极点位于单位圆外部时，虽然此时SDFT是BIBO稳定，但是SDFT在每次迭代运算时都会引入旋转因子的量化误差，从而随着迭代次数的增加而形成累计误差。因此实际工程应用中SDFT变换存在潜在不稳定性和累计误差，只能通过牺牲系统运算精度来保证系统的BIBO稳定。