本發明涉及變流器，尤其涉及一種構網型變流器的諧波抑制方法及系統。

背景技術：

1、目前傳統電力系統在電能的生產傳輸和消費環節都相對比較穩定，傳統電力系統已經趨于成熟，隨著社會需求的變化，傳統的電力系統已經不能滿足需求，隨之而然智能電網的概念被提出，為人類提供了一種優化對能量轉換裝置的控制能力，并有效地利用能量和提高能量管理效率。電網的發展使得電力電子技術得以在電網中發揮更大的作用，利用半導體器件的快速可控特性實現功率因數校正、有源功率因數濾波以及靜止無功補償等。然而，這些電力電子技術的大量使用，使得各種諧波能量大量注入電網，在實際工程應用中，電力電子設備接入傳統電網或系統，使得電網電壓波形畸變較大，同時諧波電流也給電網中的各設備帶來不利的影響，使得系統效率降低，設備損耗增加，嚴重影響了電能質量。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于提供一種構網型變流器的諧波抑制方法及系統，旨在解決現有構網型變流器存在諧波而使得電網系統效率降低的技術問題。

2、本發明第一方面提供了一種構網型變流器的諧波抑制方法，所述構網型變流器包括多個橋臂，每個橋臂包括多個串聯的功率開關管單元，所有功率開關管單元結構相同，每個功率開關管單元均包括相同數量的多個功率開關管，所述構網型變流器的諧波抑制方法包括：

3、采集所述構網型變流器的電壓信號和電流信號；

4、根據所述電壓信號和所述電流信號，計算所述構網型變流器諧波抑制后的各橋臂的指令電壓值；

5、根據各橋臂的指令電壓值和各橋臂的實際電壓值，計算各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度；

6、基于各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度，控制對應橋臂上的功率開關管的開關動作。

7、可選的，在本發明第一方面的第一種實現方式中，所述根據所述電壓信號和所述電流信號，計算所述構網型變流器諧波抑制后的各橋臂的指令電壓值包括：

8、采用傅里葉變換分別提取所述電壓信號的第一基波分量和所述電流信號的第二基波分量；

9、基于提取的所述第一基波分量與所述第二基波分量，計算有功功率和無功功率；

10、將計算出的有功功率、無功功率與所述構網型變流器的功率需求進行比較以判斷是否需要進行功率調整；

11、若需要進行功率調整，則根據當前計算出的有功功率、無功功率和設定的目標功率因數，計算當前需要調節的有功功率調節量和無功功率調節量；

12、根據有功功率調節量和無功功率調節量，生成第一電流指令，所述第一電流指令包括有功電流指令和無功電流指令；

13、檢測功率調整后的電網中的諧波電流，并生成用于抑制諧波的第二電流指令并與所述第一電流指令進行綜合，得到最終的第三電流指令；

14、根據所述第三電流指令，計算各橋臂的指令電壓值。

15、可選的，在本發明第一方面的第二種實現方式中，所述根據各橋臂的指令電壓值和各橋臂的實際電壓值，計算各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度包括：

16、基于各橋臂的指令電壓值與各橋臂的實際電壓值之間的電壓差值，對各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度進行累積作用，以使開關控制角度隨時間推移不斷逼近零；

17、當開關控制角度隨時間推移產生的變化量小于預置變化量閾值時，將當前開關控制角度作為各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度；

18、其中，所述開關控制角度基于電壓變化對應的表達式如下所示：

19、

20、其中，α(t)為基于時間t變化的開關控制角度，u1(t)為基于時間t變化的橋臂的參指令電壓值，u2(t)為基于時間t變化的橋臂的實際電壓值，c為橋臂濾波電容的阻尼系數。

21、可選的，在本發明第一方面的第三種實現方式中，所述橋臂包括上下并聯連接的多個二極管，各二極管分別串聯連接功率開關管，各功率開關管與對應的二極管形成電力開關器件組，所述基于各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度，控制對應橋臂上的功率開關管的開關動作包括：

22、基于各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度，確定對應橋臂中各二極管的電壓狀態；

23、基于各橋臂對應的各二極管的電壓狀態，生成用于同步控制所有電力開關器件組中各功率開關管的開關控制信號；

24、基于所述開關控制信號，控制對應橋臂上的功率開關管的開關動作。

25、可選的，在本發明第一方面的第四種實現方式中，所述基于各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度，確定對應橋臂中各二極管的電壓狀態包括：

26、對每一橋臂中各功率開關管對應的開關控制角度進行開關控制角度區間和開關控制角度精度值配置；

27、根據配置的開關控制角度區間和開關控制角度精度值，計算對應橋臂的橋臂控制角；

28、檢測各功率開關管在不同狀態下的橋臂電壓，并根據檢測到的橋臂電壓以及計算出的橋臂控制角，確定每一橋臂中各二極管的電壓狀態，其中，所述電壓狀態包括反向恢復狀態、非反向恢復狀態。

29、可選的，在本發明第一方面的第五種實現方式中，所述基于各橋臂對應的各二極管的電壓狀態，生成用于同步控制所有電力開關器件組中各功率開關管的開關控制信號包括：

30、獲取各橋臂對應的各二極管的電壓狀態；

31、若當前橋臂對應的二極管中存在任一二極管的電壓狀態為反向恢復狀態，則生成第一控制信號，所述第一控制信號用于使對應橋臂中所有功率開關管在當前開關周期內均不進行開關動作；

32、若當前橋臂對應二極管中所有二極管的電壓狀態均為非反向恢復狀態，則生成第二控制信號，所述第二控制信號用于使對應橋臂中所有功率開關管在當前開關周期內進行開關動作。

33、可選的，在本發明第一方面的第六種實現方式中，所述基于所述開關控制信號，控制對應橋臂上的功率開關管的開關動作包括：

34、基于所述開關控制信號，生成橋臂開關控制信號，其中，每一路橋臂開關控制信號對應一路橋臂，每路橋臂包含上橋臂和下橋臂，所述橋臂開關控制信號控制對應橋臂上的功率開關管進行開關動作；

35、將所述橋臂開關控制信號以脈沖寬度調制形式生成相應橋臂上的開關觸發信號和開關屏蔽信號，所述開關觸發信號用于控制對應橋臂上的功率開關管的開關，所述開關屏蔽信號用于當橋臂上的功率開關管進行開關時進行信號屏蔽；

36、檢測開關觸發信號是否有上升沿變化，若開關觸發信號發生上升沿變化，則判斷開關屏蔽信號是否為高電平，若開關屏蔽信號為高電平則持續監測開關觸發信號是否有上升沿變化；

37、若開關屏蔽信號為低電平，則將開關狀態發生變化對應的橋臂開關控制信號的計數器進行加1操作，將開關狀態未發生變化對應的橋臂開關控制信號的計數器進行減1操作；

38、判斷計數器數值的大小，若計數器數值大于預置數值，則根據開關觸發信號生成相應的橋臂觸發信號，并根據橋臂觸發信號控制橋臂上的功率開關管執行開關動作。

39、可選的，在本發明第一方面的第七種實現方式中，所述構網型變流器的諧波抑制方法還包括：

40、對所述構網型變流器交流側電網的網側電壓信號進行采樣，并進行傅里葉級數展開，得到交流電壓基波分量和不同次交流電壓諧波分量；

41、對交流電壓基波分量和不同次交流電壓諧波分量進行逆變，得到逆變后的直流電壓分量；

42、將直流電壓分量轉化為交流電壓分量并疊加到交流電壓基波分量上，得到補償后的交流電壓基波分量；

43、將補償后的交流電壓基波分量與逆變后的直流電壓分量相加，得到補償后的電壓信號并分配至所述構網型變流器交流側電網。

44、可選的，在本發明第一方面的第八種實現方式中，采用以下公式將直流電壓分量轉化為交流電壓分量：

45、

46、其中，為交流電壓分量，為直流電壓分量，為基波頻率，為采樣頻率，為采樣點時刻，為采樣頻率相關的常數，為采樣周期，為最大采樣點數，為直流電壓分量的初始相位角。

47、本發明第二方面提供一種構網型變流器的諧波抑制系統，所述構網型變流器包括多個橋臂，每個橋臂包括多個串聯的功率開關管單元，所有功率開關管單元結構相同，每個功率開關管單元均包括相同數量的多個功率開關管，所述構網型變流器的諧波抑制系統包括：

48、采集模塊，用于采集所述構網型變流器輸出的電壓信號和電流信號；

49、第一計算模塊，用于根據所述電壓信號和所述電流信號，計算所述構網型變流器諧波抑制后的各橋臂的指令電壓值；

50、第二計算模塊，用于根據各橋臂的指令電壓值和各橋臂的實際電壓值，計算各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度；

51、控制模塊，用于基于各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度，控制對應橋臂上的功率開關管的開關動作。

52、本發明實施例提供的構網型變流器的諧波抑制方法，首先采集構網型變流器輸出的電壓信號和電流信號，電壓信號和電流信反映了變流器電壓電流的實際運行狀態，包括基波成分和諧波成分。根據電壓信號和電流信號，結合諧波抑制算法，計算出構網型變流器諧波抑制后的各橋臂的指令電壓值。橋臂的指令電壓值代表了理想的橋臂電壓波形，旨在消除或最小化諧波成分。通過比較各橋臂的指令電壓值和實際電壓值，計算出各橋臂進行諧波抑制所需的開關控制角度。開關控制角度決定了功率開關管的開通和關斷時刻，以實現對橋臂電壓的精確控制。基于計算出的開關控制角度，控制對應橋臂上的功率開關管的開關動作。通過精確控制開關管的動作，使橋臂電壓的實際波形接近參考值，從而達到抑制諧波的目的。本發明實現了對構網型變流器諧波的有效抑制，不僅提高了電能質量，增強了系統穩定性，同時延長了電網設備壽命。