[发明专利]一种逆变器谐波补偿方法及其控制装置

说明书

一种逆变器谐波补偿方法及其控制装置，旨在克服现有技术中的逆变器谐波补偿方法占用内存空间大、系统设计复杂等缺点，提供了一种逆变器谐波补偿方法，包含如下步骤：A、检测跟踪目标的频率；B、检测输出电压或输出电流的过零点；C、根据过零点和当前MCU的中断频率，计算一个周波的数据点；D、记录一个周波的输出电压或输出电流；E、计算所需谐波的实部与虚部，并转换成谐波幅值与角度；F、计算逆变电路的功率开关器件的导通时间；G、重复步骤E、F；H、计算得出导通时间控制信号，对功率开关器件的开通与关断进行控制。还提供一种逆变器谐波补偿的控制装置。本发明减小了内存空间及计算时间、简化了系统设计，适合进行逆变器谐波补偿时使用。

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种逆变器谐波补偿方法及其控制装置。

背景技术

逆变器作为电力电子设备的基本组成部分，广泛应用在UPS、APF、光伏逆变器等设备中。这些设备直接接口用户的负载设备或者电网，为了不影响客户的负载设备或者电网的正常运行，市场对逆变器输出的谐波含量提出了较高的要求。目前常见的逆变器谐波补偿方法主要有重复控制、比例谐振控制、基于FFT(快速傅立叶变换)谐波提取。

重复控制，是基于内模原理的一种控制思想。内模原理的本质是把系统外部信号的动力学模型植入控制器以构成高精度的反馈控制系统。这样的系统能够无静差的跟随输入信号。重复控制实现简单方便，但是其中包含滤波器设计困难。滤波器设计不当，会严重影响系统的稳定性，这在逆变器并联的场景中尤其严重。

比例谐振控制，建立在PI控制理论基础上，目的是为消除PI控制存在的稳态误差。比例谐振控制在PI控制基础上增加了无损谐振环节，在谐振频率处使控制器的增益无穷大，从而达到消除系统稳态误差的目的。比例谐振控制在谐振频率处的增益很大，可以有效减小谐波，但是在谐波频率之外，控制器的增益迅速衰减。如果要实现多次谐波的补偿，就要设计多个谐振控制器。这给控制算法的设计带来了困难。

基于FFT(快速傅立叶变换)谐波提取的谐波补偿方法，是使用FFT将谐波提取出来，对特定的谐波进行针对性的控制。但是FFT应用在逆变器上存在两个缺点：一是占用大量内存空间。二是需要使用特定的数据点数来计算。这两个确定对逆变器的设计都是很不利的。首先，逆变器控制一般使用MCU(微控制单元)进行运算，MCU的内存是很小的，正常的逻辑处理就占据了大部分空间，无法提供足够的内存空间给FFT计算使用。其次，使用特定点数来计算。逆变器的输出频率是有一定变化范围的，以UPS为例，其输出的频率变化范围是45hz～66hz。这么大的频率变化范围，如果使用特定点数来计算，意味着MCU中断频率、模拟量的采样频率、PWM(脉冲宽度调制)载波频率都需要做出大范围的改变，这直接影响影响输出电感量、软件算法控制参数的设计。这些都对电力电子设备的设计带来负面的影响。

发明内容

本发明克服了现有技术中的逆变器谐波补偿方法占用内存空间大、系统设计复杂等缺点，提供了一种逆变器谐波补偿方法，还提供一种逆变器谐波补偿的控制装置。

本发明实现第一发明目的采用的技术方案是：一种逆变器谐波补偿方法，包含如下步骤：

A、利用采样电路检测跟踪目标的频率，如果跟踪目标的频率变化小于设定的阈值，则进行谐波补偿；否则退出谐波补偿，并将控制量缓慢清除；

B、利用采样电路检测输出电压或输出电流的过零点，或者根据控制电路设定的频率获取过零点；

C、根据步骤B所述的过零点和当前MCU的中断频率，计算一个周波的数据点，如果数据点不为整数，则微调MCU的中断频率、采样频率、逆变电路的开关周期，保证数据点为整数；

D、使用步骤C所述的调整后的采样频率记录一个周波的输出电压或输出电流；

E、根据步骤D记录的输出电压及输出电流数据，使用傅立叶级数计算所需谐波的实部与虚部，并转换成谐波幅值与角度；