一种抑制谐波的逆变并网装置及并网电流谐波抑制方法与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种抑制谐波的逆变并网装置及并网电流谐波抑制方法。


背景技术：

2.随着不可再生能源的日渐消耗以及全球气候变暖，世界各国都确定了清晰的能源结构调整规划与目标。
3.光伏产品目前主要分为集中式光伏逆变器和组串式光伏逆变器两种，而无论是哪种产品，并网逆变器都是必不可少的重要组成部分。并网逆变器主要将太阳能通过光伏组件转换成的电能回馈至电网，供其他用户使用。光伏组件产生的电压为直流电，电网则是交流电，并网逆变器需要将直流电变换为可并网的交流电，常常采用spwm(sinusoidal pulse width modulation，正弦脉冲宽度调制)控制的igbt桥式结构，为提高控制带宽、减小储能电感感量、缩减成本，开关频率常高达几khz-几十khz。而接入电网的设备，不允许将khz级别的高频谐波电流注入电网，因此并网逆变器还需要能滤除自身产生的高频分量的滤波器。常用的并网滤波器结构有l型、lc型和lcl型三种，lc型和lcl型由于并网滤波电容的存在，高频段的衰减效果更优，相同滤波效果下滤波电感的感量更小，成本优势明显，因此在实际产品中常采用lc型和lcl型两种滤波器。其中，lcl型滤波器由于并网侧电感的存在，滤波器的高频滤波效果又更为明显，但lcl型滤波器结构自身存在谐振峰，当闭环系统中谐振峰的增益较大时，并网电流会存在较大的谐波成分，超过光伏产品行标规定的并网谐波电流《5％额定电流的要求，严重的，甚至会发生谐振导致并网失败。而lc型滤波器在实际应用场景下，由于光伏产品的外部长接线或弱电网下等效的网侧电感较大，也容易产生谐振。
4.目前，对并网电流谐波的抑制，现有的应对方法主要是通过对并网电流中固定次谐波含量(例如5次谐波、7次谐波)，进行提取、补偿，但由于控制带宽的限制，该方法不适用于高频次谐波抑制。针对lcl型滤波器存在的谐振尖峰问题，目前主要有无源阻尼和有源阻尼两种方法，无源阻尼抑制效果好但会增加损耗，并且增加的阻尼器件长期吸收电路中高频分量，散热不良可能导致器件损坏，降低光伏产品的可靠性；有源阻尼针对固定谐振峰有一定的抑制作用，但在面对复杂的光伏阵列并网环境时，仅对固定谐振点进行抑制，并网电流中仍会存在较大的谐波成分，并存在不能抑制谐振的情况。另外，还有方法是通过对电感电流进行闭环控制,并在闭环控制模块中设置低通滤波器，以对待叠加到控制量vd、vq上的d轴电压分量ud、q轴电压分量 uq进行谐波滤除，虽然该方法在一定程度上确实可以抑制并网逆变器的谐波，但当谐振峰的闭环谐振增益较大时，该方法体现出的谐波抑制效果又稍显不足。
5.因此，需要对现有技术进行改进。
6.以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明提供一种抑制谐波的逆变并网装置及并网电流谐波抑制方法，以解决现有技术的不足。
8.为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
9.第一方面，本发明实施例提供一种抑制谐波的逆变并网装置，包括anpc 三电平逆变电路和并网闭环控制电路；其中，
10.所述anpc三电平逆变电路的输出端与电网连接；
11.所述anpc三电平逆变电路包括全桥anpc有源桥、第一滤波电感l1、第二滤波电感l2、第三滤波电感l3、第一滤波电容c3、第二滤波电容c4、第三滤波电容c5、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；
12.所述第一滤波电感l1的一端与所述全桥anpc有源桥连接，另一端作为 a相输出端与电网的a相连接；所述第二滤波电感l2的一端与所述全桥anpc 有源桥连接，另一端作为b相输出端与电网的b相连接；所述第三滤波电感 l3的一端与所述全桥anpc有源桥连接，另一端作为c相输出端与电网的c 相连接；
13.所述第一滤波电容c3、所述第二滤波电容c4和所述第三滤波电容c5的一端并联，所述第一滤波电容c3的另一端连接在所述第一滤波电感l1与电网的a相之间，所述第二滤波电容c4的另一端连接在所述第二滤波电感l2 与电网的b相之间，所述第三滤波电容c5的另一端连接在所述第三滤波电感 l3与电网的c相之间；
14.所述第一电阻r1并联在所述第一滤波电容c3的两端；所述第二电阻r2 并联在所述第二滤波电容c4的两端，所述第三电阻r3并联在所述第三滤波电容c5的两端；
15.所述并网闭环控制电路的一端分别连接在所述a相输出端与电网的a相之间、所述b相输出端与电网的b相之间以及所述c相输出端与电网的c相之间，另一端与所述全桥anpc有源桥中的功率管连接，并控制所述功率管的开关；
16.所述并网闭环控制电路包括闭环控制模块，所述闭环控制模块包括第一低通滤波器和第二低通滤波器；
17.所述第一低通滤波器用于对待叠加到控制量vd上的d轴电压分量ud进行谐波滤除；
18.所述第二低通滤波器用于对待叠加到控制量vq上的q轴电压分量uq进行谐波滤除。
19.进一步地，所述抑制谐波的逆变并网装置中，所述全桥anpc有源桥包括第一直流分压电容c1、第二直流分压电容c2、第一半桥anpc有源桥臂、第二半桥anpc有源桥臂和第三半桥anpc有源桥臂；
20.所述第一直流分压电容c1和所述第二直流分压电容c2串联连接于直流母线电压；
21.所述第一半桥anpc有源桥臂包括第一功率管vt1、第二功率管vt2、第三功率管vt3、第四功率管vt4、第五功率管vt5和第六功率管vt6；
22.所述第一功率管vt1、第二功率管vt2、第三功率管vt3以及第四功率管vt4依次正向串联，且两端分别连接所述直流母线电压；所述第五功率管 vt5和所述第六功率管vt6正向串联，且一端与所述第一功率管vt1和第二功率管vt2的串联中点连接，另一端与所述第三功率管vt3和第四功率管 vt4的串联中点连接；所述第五功率管vt5和所述第六功率管
vt6的串联中点与所述第一直流分压电容c1和所述第二直流分压电容c2的串联中点连接；
23.所述第二半桥anpc有源桥臂包括第七功率管vt7、第八功率管vt8、第九功率管vt9、第十功率管vt10、第十一功率管vt11和第十二功率管 vt12；
24.所述第七功率管vt7、第八功率管vt8、第九功率管vt9以及第十功率管vt10依次正向串联，且两端分别连接所述直流母线电压；所述第十一功率管vt11和所述第十二功率管vt12正向串联，且一端与所述第七功率管vt7 和第八功率管vt8的串联中点连接，另一端与所述第九功率管vt9和第十功率管vt10的串联中点连接；所述第十一功率管vt11和所述第十二功率管 vt12的串联中点与所述第一直流分压电容c1和所述第二直流分压电容c2 的串联中点连接；
25.所述第三半桥anpc有源桥臂包括第十三功率管vt13、第十四功率管 vt14、第十五功率管vt15、第十六功率管vt16、第十七功率管vt17和第十八功率管vt18；
26.所述第十三功率管vt13、第十四功率管vt14、第十五功率管vt15以及第十六功率管vt16依次正向串联，且两端分别连接所述直流母线电压；所述第十七功率管vt17和所述第十八功率管vt18正向串联，且一端与所述第十三功率管vt13和第十四功率管vt14的串联中点连接，另一端与所述第十五功率管vt15和第十六功率管vt16的串联中点连接；所述第十七功率管 vt17和所述第十八功率管vt18的串联中点与所述第一直流分压电容c1和所述第二直流分压电容c2的串联中点连接。
27.进一步地，所述抑制谐波的逆变并网装置中，所述第一滤波电感l1的一端与所述第二功率管vt2和所述第三功率管vt3的串联中点连接；
28.所述第二滤波电感l2的一端与所述第八功率管vt8和所述第九功率管vt9的串联中点连接；
29.所述第三滤波电感l3的一端与所述第十四功率管vt14和所述第十五功率管vt15的串联中点连接。
30.进一步地，所述抑制谐波的逆变并网装置中，所述并网闭环控制电路还包括电压坐标变换模块、abc/αβ坐标变换模块、锁相环pll、αβ/dq坐标变换模块和spwm模块；
31.所述电压坐标变换模块的一端与所述a相输出端、b相输出端和c相输出端连接，另一端分别与所述闭环控制模块和所述锁相环pll连接；
32.所述锁相环pll与所述αβ/dq坐标变换模块连接；
33.所述abc/αβ坐标变换模块的一端与所述a相输出端、b相输出端和c 相输出端连接，另一端与所述αβ/dq坐标变换模块连接；
34.所述αβ/dq坐标变换模块与所述闭环控制模块连接；
35.所述闭环控制模块与所述spwm模块连接；
36.所述spwm模块分别与所述第一功率管vt1、第二功率管vt2、第三功率管vt3、第四功率管vt4、第五功率管vt5、第六功率管vt6、第七功率管vt7、第八功率管vt8、第九功率管vt9、第十功率管vt10、第十一功率管vt11、第十二功率管vt12、第十三功率管vt13、第十四功率管vt14、第十五功率管 vt15、第十六功率管vt16、第十七功率管vt17和第十八功率管vt18连接。
37.进一步地，所述抑制谐波的逆变并网装置中，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器分别与所述电压坐标变换模块连接。
38.第二方面，本发明实施例提供一种基于模式识别的并网电流谐波抑制方法，应用于如上述第一方面所述的抑制谐波的逆变并网装置，所述方法包括：
39.对输出的电压和电流进行采样，得到ila、ilb、ilc、ua、ub和uc；
40.分别对采样得到的所述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc进行傅里叶变换，得到所述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc的各次谐波含量；
41.根据所述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc的各次谐波含量，判断是否发生谐振；
42.若是，则将谐波含量最大的频率点作为谐振峰，并从预设的表格中查找到与所述谐振峰对应的谐波抑制方法进行谐波抑制。
43.进一步地，所述基于模式识别的并网电流谐波抑制方法中，所述根据所述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc的各次谐波含量，判断是否发生谐振的步骤为：
44.将所述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc的各次谐波含量与设定阈值进行比较，判断是否发生谐振。
45.进一步地，所述基于模式识别的并网电流谐波抑制方法中，在所述对输出的电压和电流进行采样，得到ila、ilb、ilc、ua、ub和uc的步骤之前，所述方法还包括：
46.预先建立所述表格以及设定所述设定阈值。
47.与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
48.本发明实施例提供的一种抑制谐波的逆变并网装置及并网电流谐波抑制方法，通过对电感电流进行闭环控制,并在第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的两端分别并联电阻以增加阻尼，以及在闭环控制模块中设置用于对待叠加到控制量vd上的d轴电压分量ud进行谐波滤除的第一低通滤波器和用于对待叠加到控制量vq上的q轴电压分量uq进行谐波滤除的第二低通滤波器，可大幅且有效地抑制并网电流谐波，以保证逆变器稳定并网运行，提高了光伏逆变器系统的可靠性和并网性能。
附图说明
49.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
50.图1是本发明实施例一提供的一种基于anpc拓扑的逆变并网装置的拓扑结构示意图；
51.图2是本发明实施例一提及的现有技术中闭环控制模块的控制框图；
52.图3是本发明实施例一提供的闭环控制模块的控制框图；
53.图4是本发明实施例一提供的闭环控制模块中第一低通滤波器和第二低通滤波器的幅频特性图；
54.图5是本发明实施例二提供的一种基于模式识别的并网电流谐波抑制方法的流程示意图；
55.图6是本发明实施例二推导出的控制环路的等效数学模型示意图；
56.图7是本发明实施例二中电网等效电感(电感l7-l9)发生变化时对应的谐振峰变化示意图；
57.图8是本发明实施例中应用了本发明提供的方法后谐振峰的抑制效果示意图；
58.图9是本发明实施例二中未应用本发明提供的方法时并网电流谐波含量的示意图；
59.图10是本发明实施例二中未应用本发明提供的方法时并网电压电流波形的示意图；
60.图11是本发明实施例二中应用了本发明提供的方法时并网电流谐波含量的示意图；
61.图12是本发明实施例二中应用了本发明提供的方法时并网电压电流波形的示意图。
具体实施方式
62.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
63.在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
64.此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
65.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
66.实施例一
67.有鉴于上述现有的并网逆变器谐波抑制技术存在的缺陷，本技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够解决现有技术中缺陷的技术，使得并网逆变器谐波抑制技术更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
68.请参考图1，本发明实施例提供一种抑制谐波的逆变并网装置，包括 anpc三电平逆变电路和并网闭环控制电路；其中，
69.所述anpc三电平逆变电路的输出端与电网连接；
70.所述anpc三电平逆变电路包括全桥anpc有源桥、第一滤波电感l1、第二滤波电感l2、第三滤波电感l3、第一滤波电容c3、第二滤波电容c4、第三滤波电容c5、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3；
71.所述第一滤波电感l1的一端与所述全桥anpc有源桥连接，另一端作为 a相输出端与电网的a相连接；所述第二滤波电感l2的一端与所述全桥anpc 有源桥连接，另一端作为b相输出端与电网的b相连接；所述第三滤波电感 l3的一端与所述全桥anpc有源桥连接，另一端作为c相输出端与电网的c 相连接；
72.所述第一滤波电容c3、所述第二滤波电容c4和所述第三滤波电容c5的一端并联，所述第一滤波电容c3的另一端连接在所述第一滤波电感l1与电网的a相之间，所述第二滤波电容c4的另一端连接在所述第二滤波电感l2 与电网的b相之间，所述第三滤波电容c5的另一端连接在所述第三滤波电感 l3与电网的c相之间；
73.所述第一电阻r1并联在所述第一滤波电容c3的两端；所述第二电阻r2 并联在所述第二滤波电容c4的两端，所述第三电阻r3并联在所述第三滤波电容c5的两端；
74.所述并网闭环控制电路的一端分别连接在所述a相输出端与电网的a相之间、所述b相输出端与电网的b相之间以及所述c相输出端与电网的c相之间，另一端与所述全桥anpc有源桥中的功率管连接，并控制所述功率管的开关；
75.所述并网闭环控制电路包括闭环控制模块，所述闭环控制模块包括第一低通滤波器(lowpass1)和第二低通滤波器(lowpass2)；
76.所述第一低通滤波器用于对待叠加到控制量vd上的d轴电压分量ud进行谐波滤除；
77.所述第二低通滤波器用于对待叠加到控制量vq上的q轴电压分量uq进行谐波滤除。
78.需要说明的是，本实施例首先通过采用所述并网闭环控制电路对所述 anpc(active neutral-point-clamped，有源中点箝位)三电平逆变电路中的电感电流进行闭环控制,然后在所述并网闭环控制电路中的所述闭环控制模块中设置第一低通滤波器和第二低通滤波器，并利用所述第一低通滤波器对待叠加到控制量vd上的d轴电压分量ud进行谐波滤除，以及利用所述第二低通滤波器对待叠加到控制量vd上的d轴电压分量ud进行谐波滤除，从而可改善并网逆变器的谐波抑制效果；其次，针对谐振峰的闭环谐振增益较大的情况，本实施例在上述内容的基础上还通过增加阻尼来破坏谐振峰，具体是在第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的两端分别并联电阻，从而能进一步有效抑制谐振，同时不影响滤波器的高频衰减性能。
79.在本实施例中，所述全桥anpc有源桥包括第一直流分压电容c1、第二直流分压电容c2、第一半桥anpc有源桥臂、第二半桥anpc有源桥臂和第三半桥anpc有源桥臂；
80.所述第一直流分压电容c1和所述第二直流分压电容c2串联连接于直流母线电压；
81.所述第一半桥anpc有源桥臂包括第一功率管vt1、第二功率管vt2、第三功率管vt3、第四功率管vt4、第五功率管vt5和第六功率管vt6；
82.所述第一功率管vt1、第二功率管vt2、第三功率管vt3以及第四功率管vt4依次正向串联，且两端分别连接所述直流母线电压；所述第五功率管 vt5和所述第六功率管vt6正向串联，且一端与所述第一功率管vt1和第二功率管vt2的串联中点连接，另一端与所述第三功率管vt3和第四功率管 vt4的串联中点连接；所述第五功率管vt5和所述第六功率管vt6的串联中点与所述第一直流分压电容c1和所述第二直流分压电容c2的串联中点连接；
83.所述第二半桥anpc有源桥臂包括第七功率管vt7、第八功率管vt8、第九功率管vt9、第十功率管vt10、第十一功率管vt11和第十二功率管 vt12；
84.所述第七功率管vt7、第八功率管vt8、第九功率管vt9以及第十功率管vt10依次正向串联，且两端分别连接所述直流母线电压；所述第十一功率管vt11和所述第十二功率管vt12正向串联，且一端与所述第七功率管vt7 和第八功率管vt8的串联中点连接，另一端与
所述第九功率管vt9和第十功率管vt10的串联中点连接；所述第十一功率管vt11和所述第十二功率管 vt12的串联中点与所述第一直流分压电容c1和所述第二直流分压电容c2 的串联中点连接；
85.所述第三半桥anpc有源桥臂包括第十三功率管vt13、第十四功率管 vt14、第十五功率管vt15、第十六功率管vt16、第十七功率管vt17和第十八功率管vt18；
86.所述第十三功率管vt13、第十四功率管vt14、第十五功率管vt15以及第十六功率管vt16依次正向串联，且两端分别连接所述直流母线电压；所述第十七功率管vt17和所述第十八功率管vt18正向串联，且一端与所述第十三功率管vt13和第十四功率管vt14的串联中点连接，另一端与所述第十五功率管vt15和第十六功率管vt16的串联中点连接；所述第十七功率管 vt17和所述第十八功率管vt18的串联中点与所述第一直流分压电容c1和所述第二直流分压电容c2的串联中点连接。
87.在本实施例中，所述第一滤波电感l1的一端与所述第二功率管vt2和所述第三功率管vt3的串联中点连接；
88.所述第二滤波电感l2的一端与所述第八功率管vt8和所述第九功率管 vt9的串联中点连接；
89.所述第三滤波电感l3的一端与所述第十四功率管vt14和所述第十五功率管vt15的串联中点连接。
90.在本实施例中，所述并网闭环控制电路还包括电压坐标变换模块、abc/ αβ坐标变换模块、锁相环pll、αβ/dq坐标变换模块和spwm模块；
91.所述电压坐标变换模块的一端与所述a相输出端、b相输出端和c相输出端连接，另一端分别与所述闭环控制模块和所述锁相环pll连接；
92.所述锁相环pll与所述αβ/dq坐标变换模块连接；
93.所述abc/αβ坐标变换模块的一端与所述a相输出端、b相输出端和c 相输出端连接，另一端与所述αβ/dq坐标变换模块连接；
94.所述αβ/dq坐标变换模块与所述闭环控制模块连接；
95.所述闭环控制模块与所述spwm模块连接；
96.所述spwm模块分别与所述第一功率管vt1、第二功率管vt2、第三功率管vt3、第四功率管vt4、第五功率管vt5、第六功率管vt6、第七功率管vt7、第八功率管vt8、第九功率管vt9、第十功率管vt10、第十一功率管vt11、第十二功率管vt12、第十三功率管vt13、第十四功率管vt14、第十五功率管 vt15、第十六功率管vt16、第十七功率管vt17和第十八功率管vt18连接。
97.需要说明的是，本实施例是以在光伏产品中常用的有源中点钳位三电平拓扑——anpc为例进行分析说明。anpc每相有六个功率管，通过控制功率管 vt1-vt18的开关，再经lc型滤波器将直流电变换为可并网的交流电。在图1 中，电感l4-l6为三相滤波器网侧电感，由于lc型滤波器这个电感是省略的，因此，图1中以虚线表示，电感l7-l9为电网等效电感。通过电流传感器得到ila、ilb、ilc，经过所述abc/αβ坐标变换模块得到ilα、ilβ，根据电网电压锁相环pll得到的θ，再经所述αβ/dq坐标变换模块得到ild、ilq， ild、ilq经过所述闭环控制模块，输出到所述spwm模块，从而控制功率管 vt1-vt18的on/off，最终可以得到正弦度好、谐波成分小的并网电流。电压坐标变换方法和电流坐标变化方法相同，为避免赘
述，不再另外进行展开说明。
98.在本实施例中，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器分别与所述电压坐标变换模块连接。
99.需要说明的是，本实施例采用状态量更清晰、更易分析解决问题的解耦控制方式，如图3所示的现有技术中闭环控制模块的控制框图，解耦控制方式通过滤波器的物理模型推导而来，推导过程不在文中体现，本发明重点是在此基础上进行并网电流谐波抑制方法的研究。
100.首先，对前文中提到的逆变器正常状态、谐振状态进行解释说明。正常状态指的是并网电压谐波较小、并网电流谐波较小，逆变器稳定、可靠运行，此时认为不需要采取本发明所阐述的方法，按照如图3所示的控制框图进行并网闭环控制。谐振状态指的是，由于电感l7-l9的接入，电感l7-l9( 电感l4-l6)会和所述第一滤波电感l1、所述第二滤波电感l2、所述第三滤波电感l3、所述第一滤波电容c3、所述第二滤波电容c4和所述第三滤波电容 c5发生串并联谐振，谐振增益较大时会破坏系统稳定运行状态，导致电网电压和并网电流谐波较大，存在指标超限的情况，且继续运行存在谐波增大、甚至脱网的风险。
101.当电网电压和逆变器之间由于电感l7-l9的存在，闭环谐振增益较大时会引起ila、ilb、ilc、ua、ub、uc谐波增大，导致ud、uq谐波增加，此时如果继续使用图3所示的常规控制方法会加剧谐振，因此，本实施例一方面采用如图2所示的闭环控制模块的控制框图，在ud、uq叠加到vd、vq前需要分别经过低通滤波器(lowpass1和lowpass2)，将ud、uq中的谐波成分滤除，只留基波成分，在不影响系统动态性能的情况下，一定程度上避免了谐振。低通滤波器根据理论分析结合实际并网电压频率做相应调整，本发明所设计的低通滤波器的幅频特性如图4所示，直流分量可以完全通过，50hz 的信号按-40db衰减为原来的1/100，低通特性良好。
102.另一方面，当谐振峰的闭环谐振增益较大时，本实施例在上述内容的基础上还通过增加阻尼来破坏谐振峰，从而能进一步有效抑制谐振，同时不影响滤波器的高频衰减性能。
103.本发明实施例提供的一种抑制谐波的逆变并网装置，通过对电感电流进行闭环控制,并在第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的两端分别并联电阻以增加阻尼，以及在闭环控制模块中设置用于对待叠加到控制量vd上的d轴电压分量ud进行谐波滤除的第一低通滤波器和用于对待叠加到控制量 vq上的q轴电压分量uq进行谐波滤除的第二低通滤波器，可大幅且有效地抑制并网电流谐波，以保证逆变器稳定并网运行，提高了光伏逆变器系统的可靠性和并网性能。
104.实施例二
105.请参考图5，本发明实施例二提供一种基于模式识别的并网电流谐波抑制方法，应用于如上述实施例一所述的抑制谐波的逆变并网装置，所述方法包括如下步骤：
106.s101、对输出的电压和电流进行采样，得到ila、ilb、ilc、ua、ub和 uc。
107.需要说明的是，本实施例是对电感电流和并网电压进行采样。
108.s102、分别对采样得到的所述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc进行傅里叶变换，得到所述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc的各次谐波含量。
109.需要说明的是，可采用dft(离散型傅里叶变换)和fft(快速型傅里叶变换)分析所
述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc的各次谐波含量。
110.s103、根据所述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc的各次谐波含量，判断是否发生谐振；若是，则执行步骤s104，若否，则直接执行步骤s105。
111.需要说明的是，本实施例通过模式识别的方法，判断并网逆变器工作是在正常状态还是谐振状态。
112.在本实施例中，所述步骤s103可进一步细化为如下步骤：
113.将所述ila、ilb、ilc、ua、ub和uc的各次谐波含量与设定阈值进行比较，判断是否发生谐振。
114.s104、将谐波含量最大的频率点作为谐振峰，并从预设的表格中查找到与所述谐振峰对应的谐波抑制方法进行谐波抑制。
115.需要说明的是，本实施例针对不同的谐振峰有能有一个比较良好的谐波抑制效果，使得电感电流谐波含量控制在1.3％以内，并且能够在不同的弱电网条件下逆变器稳定并网运行，提高了光伏逆变器系统的可靠性和并网性能。
116.s105、结束。
117.在本实施例中，在所述步骤s101之前，所述方法还包括如下步骤：
118.预先建立所述表格以及设定所述设定阈值。
119.需要说明的是，所述表格可通过理论计算或在实验室大量实验得到，并提前存储以待使用。所述设定阈值为技术人员通过经验设定，该经验是基于具体的实验结果得到的，可以是任意数值。
120.本实施例提出了可针对不同谐振峰自动适配虚拟阻抗的有源阻尼方法来抑制谐振峰，并且此方法在一定程度上抑制了较高频次谐波，增加光伏系统稳定性的同时降低了并网电流谐波含量。
121.在图1所示的拓扑结构的基础上，本发明推导出控制环路的等效数学模型如图6所示。
122.为增加系统在复杂工况下的稳定性，即针对不同的谐振峰有能有一个比较良好的谐波抑制效果，本发明提出一种通过模式识别的方法，自动匹配 grx(s)的方法。其中grx(s)如下式所示：
123.g
rx
(s)＝[g
r1
(s),g
r2
(s),.......,g
rn
(s)]。
[0124]
在本实施例中，从预设的表格中查找到与所述谐振峰对应的谐波抑制方法具体指的是查找到与所述谐振峰对应的grx(s)。
[0125]
为了验证本发明所提出的基于模式识别的并网电流谐波抑制方法的可行性，在matlab/simulink仿真平台以搭建逆变器模块为研究对象进行仿真验证，拓扑结构和控制方法参照上文所阐述内容。如图7所示，在电网等效电感(电感l7-l9)发生变化时，会与逆变滤波器发生谐振，谐振峰较大，相位发生 180
°
跳变，导致系统难以稳定运行。加入本发明所提出的谐波抑制方法后，如图8所示，谐振峰得到明显抑制，且基本不会改变滤波器其他频段特性，证实了该方法的可行性。
[0126]
根据图7-8所示的3种不同谐振峰，选择接近8khz的谐振峰进一步仿真分析，逆变器并网功率为额定功率。如图9所示，此时并网电流整体谐波含量高达6.59％，其中8khz含量较高；如图10所示，并网电流(虚线)和并网电压(实线)均存在振荡，导致功率器件发热严
重，增加逆变器损耗，甚至损坏功率器件，使得系统无法长期稳定运行。
[0127]
通过本发明所提出的谐波抑制方法，并网电流谐波含量如图11所示，并网电流整体谐波含量减小至1.29％；如图12所示，并网电流(虚线)和并网电压(实线)正弦度好，电压电流波形平滑，逆变器损耗较小，系统可长期稳定运行。
[0128]
本发明实施例提供的一种基于模式识别的并网电流谐波抑制方法，通过对电感电流进行闭环控制,并在第一滤波电容、第二滤波电容和第三滤波电容的两端分别并联电阻以增加阻尼，以及在闭环控制模块中设置用于对待叠加到控制量vd上的d轴电压分量ud进行谐波滤除的第一低通滤波器和用于对待叠加到控制量vq上的q轴电压分量uq进行谐波滤除的第二低通滤波器，可大幅且有效地抑制并网电流谐波，以保证逆变器稳定并网运行，提高了光伏逆变器系统的可靠性和并网性能。
[0129]
至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。
[0130]
提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。
[0131]
在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。
[0132]
当元件或者层称为是“在
……
上”、“与
……
接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在
……
上”、“与
……
直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在
……
之间”和“直接在
……
之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/ 或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施
例的教导。
[0133]
空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在
……
的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在
……
的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。