本發(fā)明涉及電學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置及方法。
背景技術(shù)：
1、開發(fā)太陽能等清潔、可再生的能源發(fā)電技術(shù)，對于緩解能源短缺和應(yīng)對環(huán)境保護挑戰(zhàn)至關(guān)重要。然而，光伏發(fā)電量受光照強度、溫度等多種因素制約，呈現(xiàn)出強烈的隨機性。并網(wǎng)逆變器作為光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心，需實時追蹤光伏特性曲線的最大功率點，并確保太陽能順利并網(wǎng)。為適應(yīng)不同光伏電池的運行電壓，并網(wǎng)逆變器常采用兩級式結(jié)構(gòu)，盡管這增加了元器件配置，但能解耦交流部分和直流部分，降低控制器設(shè)計難度，因此廣受市場認可。
2、在逆變器并網(wǎng)過程中，并網(wǎng)瞬時功率包含的二倍工頻諧波會使直流母線電壓產(chǎn)生相應(yīng)的偶次諧波，過大的偶次電壓諧波會嚴重影響前級直流側(cè)的最大功率點跟蹤(mppt)精度，進而降低太陽能的實際利用效率，而直流母線電壓的偶次諧波，也會導(dǎo)致并網(wǎng)電流產(chǎn)生奇次諧波，若諧波幅度過大，將影響并網(wǎng)電能質(zhì)量，使其難以符合入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。針對后級問題，有學(xué)者嘗試提取直流母線電壓的諧波分量并注入調(diào)制比中，以減少輸出電流的諧波，但這一方法增加了調(diào)制算法的復(fù)雜性。另有學(xué)者在控制策略中采用比例諧振控制或重復(fù)控制來抑制并網(wǎng)電流的諧波，但這些理論在實際數(shù)字控制中的應(yīng)用難度較大。針對前級側(cè)，可以通過濾波算法提取直流母線電壓的偶次諧波分量，并對占空比進行實時補償，以減輕直流母線電壓紋波對mppt追蹤精度的影響。上述方法雖然能在一定程度上緩解瞬時功率二倍工頻諧波造成的影響，但并未從根本上抑制該諧波的產(chǎn)生。
3、根據(jù)直流母線電容的計算公式，要想獲得相同的濾波效果，頻率越低的諧波所需要的電容容值越大。然而，高電壓大容值電解電容不僅體積龐大，成本高昂，而且電解電容的壽命相對有限。因此，僅僅通過增加電容的容值不僅會減少逆變器的功率密度，提升產(chǎn)品成本，還會縮減產(chǎn)品的使用壽命。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置。
2、本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、一種抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置，包括第一電容c1，第一電容c1一端電連接第一開關(guān)管p1的漏極，第一電容c1的另一端電連接第二開關(guān)管p2的源極；第二開關(guān)管p2的漏極電連接第一開關(guān)管p1的源極且電連接電感l(wèi)的一端，電感l(wèi)另一端電連接低壓側(cè)電容c2的一端，低壓側(cè)電容c2的另一端電連接第二開關(guān)管p2的源極。
4、進一步的改進，所述兩級式并網(wǎng)逆變器包括boost升壓電路,boost升壓電路分別并聯(lián)電連接逆變器母線電容c0和單相逆變橋，單相逆變橋通過lcl濾波器電連接電網(wǎng)。
5、進一步的改進，所述第一電容c1的一端電連接繼電器s1的一端，繼電器s1的另一端電連接逆變器母線電容c0的一端，逆變器母線電容c0的另一端電連接第一電容c1的另一端。
6、進一步的改進，所述逆變器母線電容c0的容值為500uf，第一電容c1低壓側(cè)電容c2的容值為600uf，電感l(wèi)的感值為120uh。
7、一種抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的方法，采用上述的裝置，包括如下步驟：
8、步驟一、對第一電容c1進行預(yù)充電至滿足|ubus-uin|≤2v后，控制繼電器s1閉合，其中，ubus為逆變器母線電容c0兩端的電壓，uin為第一電容c1兩端的電壓；
9、步驟二、閉合第二開關(guān)管p2，低壓側(cè)電容c2電壓的參考值us_ref的參考值初始值設(shè)置為0v然后逐步增加至240v，將參考值us_ref減去低壓側(cè)電容c2兩端的電壓us得到誤差信號δuyc并作為pi控制器的輸入信號，pi控制器的輸出信號為第一開關(guān)管p1的占空比，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)電容c2充電至240v后，結(jié)束預(yù)充電過程；
10、得到預(yù)充電過程中逆變器母線電容c0兩端的平均電壓ubus_avg；
11、步驟三、通過采樣，獲取第一電容c1的電壓uin、低壓側(cè)電容c2的電壓us和所述抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置的輸入電流iin；
12、步驟四、根據(jù)采樣數(shù)t，得到低壓側(cè)電容c2上電壓us的平均值us_avg；
13、步驟五、將us_avg與240v相減得到誤差信號δus，將δus作為外環(huán)pi控制器的輸入信號，外環(huán)pi控制器的輸出信號為第一電容c1電壓的參考值uin_ref；
14、步驟六、將第一電容c1的電壓uin減去第一電容c1電壓的參考值uin_ref計算出誤差信號δuin，將δuin作為內(nèi)環(huán)pi控制器的輸入信號，pi控制器的輸出信號為第一電容c1的參考電流ic_ref；
15、步驟七、將iin減去參考電流ic_ref，得到所控平均電流im的參考值im_ref；
16、步驟八、根據(jù)im_ref推導(dǎo)第一開關(guān)管p1和第二開關(guān)管p2的運行狀態(tài)：
17、當(dāng)uin≥uin_ref時，所述抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置運行在buck模式，此時第一開關(guān)管p1和第二開關(guān)管p2的占空比ds1和ds2滿足：
18、
19、其中l(wèi)表示電感l(wèi)的感值，f表示電網(wǎng)頻率；
20、當(dāng)uin<uin_ref時，所述抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置運行在boost模式，此時第一開關(guān)管p1和第二開關(guān)管p2的的占空比ds1和ds2滿足：
21、
22、通過pwm信號控制第一開關(guān)管p1和第二開關(guān)管p2的動作。
23、進一步的改進，
24、其中，t表示第t次采樣，ubus(t)表示第t次采樣的逆變器母線電容c0兩端的電壓。
25、進一步的改進，
26、其中，us(t)為第t次采樣的低壓側(cè)電容c2兩端的電壓。
27、進一步的改進，采樣數(shù)t＝200。
28、本發(fā)明的有益效果在于：
29、1、本發(fā)明能夠在保證諧波抑制性能的同時，降低對直流母線電容容值的需求，從而在更大功率的應(yīng)用場合中展現(xiàn)出顯著的成本效益。此外，在中小功率應(yīng)用場景下，能通過使用薄膜電容替代電解電容，進一步延長設(shè)備的使用壽命。
30、2、本發(fā)明所提裝置能自適應(yīng)逆變器母線電壓，具有可拔插的特性。
31、3、本發(fā)明所提控制策略簡單，便于在工程上實現(xiàn)數(shù)字控制。
1.一種抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置，其特征在于，包括第一電容(c1)，第一電容(c1)一端電連接第一開關(guān)管(p1)的漏極，第一電容(c1)的另一端電連接第二開關(guān)管(p2)的源極；第二開關(guān)管(p2)的漏極電連接第一開關(guān)管(p1)的源極且電連接電感(l)的一端，電感(l)另一端電連接低壓側(cè)電容(c2)的一端，低壓側(cè)電容(c2)的另一端電連接第二開關(guān)管(p2)的源極。
2.如權(quán)利要求1所述的抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置，其特征在于，所述兩級式并網(wǎng)逆變器包括boost升壓電路,boost升壓電路分別并聯(lián)電連接逆變器母線電容(c0)和單相逆變橋，單相逆變橋通過lcl濾波器電連接電網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求2所述的抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置，其特征在于，所述第一電容(c1)的一端電連接繼電器(s1)的一端，繼電器(s1)的另一端電連接逆變器母線電容(c0)的一端，逆變器母線電容(c0)的另一端電連接第一電容(c1)的另一端。
4.如權(quán)利要求2所述的抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的裝置，其特征在于，所述逆變器母線電容(c0)的容值為500uf，第一電容(c1)低壓側(cè)電容(c2)的容值為600uf，電感(l)的感值為120uh。
5.一種抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的方法，其特征在于，采用權(quán)利要求2-4任一所述的裝置，包括如下步驟：
6.如權(quán)利要求1所述的抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的方法，其特征在于，
7.如權(quán)利要求1所述的抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的方法，其特征在于，
8.如權(quán)利要求1所述的抑制兩級光伏并網(wǎng)逆變器母線電壓諧波的方法，其特征在于，采樣數(shù)t＝200。