一种单相并网逆变器间谐波抑制方法

本发明涉及一种谐波抑制方法，特别是一种单相并网逆变器间谐波抑制方法。

背景技术：

1、随着光伏，变频器、电子设备、电弧炉、电焊机等大量非线性设备的大量使用，会引起电流和电压的畸变，从而产生谐波和间谐波。间谐波的存在不紧会干扰人们的日常生活，比如日光灯闪烁，干扰电视机等设备，而且会对并网型单相pwm逆变器控制效果带来负面影响。

2、现有技术的手段中，具有以下缺点：并网型单相pwm逆变器间谐波抑制方法目前常用的方法有：1.通过在逆变器输出端添加无源滤波器，如l型滤波器、lc型滤波器和lcl型滤波器等，但是此方法常只能滤除特定频率的谐波，对于其他频率的谐波滤除效果有限。因此，当电力系统中的谐波成分复杂多变时，无源滤波装置的滤波效果可能不够理想；2，通过常规重复控制方法，此方法能够有效消除周期性误差信号并最小化电流谐波含量，但是此方法对间谐波抑制效果不是很好。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种单相并网逆变器间谐波抑制方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种单相并网逆变器间谐波抑制方法，包括：

3、步骤1，设计并构建二阶重复控制系统，用于抑制pwm并网逆变器的间谐波；

4、步骤2，对所述二阶重复控制系统中的参数进行优化设计；

5、步骤3，采用仿真和实验，验证所述二阶重复控制系统，完成二阶重复控制系统的优化；

6、步骤4，使用最终优化好的二阶重复控制系统，实现单相并网逆变器间谐波抑制。

7、进一步的，步骤1中所述的二阶重复控制系统，具体包括：

8、线性相位超前补偿器gf(z)、常规控制器gc(z)、被控对象p(z)即pwm并网逆变器、二阶重复控制增益k2rc和二阶重复控制器g2rc(z)；

9、其中，所述系统的周期跟踪输入信号yref(z)，与所述系统的输出信号y(z)叠加计算后得到跟踪误差e(z)，所述跟踪误差e(z)，依次经过二阶重复控制增益k2rc、二阶重复控制器g2rc(z)、线性相位超前补偿器gf(z)和常规控制器gc(z)后，与周期跟踪输入信号yref(z)叠加计算后，发送给被控对象p(z)，对其进行控制；所述系统的输出信号y(z)，由被控对象p(z)的输出信号和扰动d(z)组成。

10、进一步的，所述的二阶重复控制系统中，二阶重复控制器g2rc(z)，具体如下：

11、

12、其中，q(z)为零相位滤波器，w1和w2为二阶重复控制器g2rc(z)的第一权重值和第二权重值，n为延时拍数，z表示复变量；

13、所述的零相位滤波器q(z)，具体如下：

14、q(z)＝a1z-1+a0+a1z

15、2a1+a0＝1

16、其中，a0和a1是零相位滤波器的第一参数和第二参数；

17、所述的延时拍数n，具体如下：

18、n＝fc/f

19、其中，fc为采样频率，f＝1/t为参考信号频率，t为采样周期。

20、进一步的，所述的二阶重复控制系统中，线性相位超前补偿器gf(z)，补偿所述二阶重复控制系统的相位滞后，具体如下：

21、gf(z)＝zm

22、其中，m是线性相位超前补偿器的参数，取值范围为正整数。

23、进一步的，所述的二阶重复控制系统中，所述的跟踪误差即二阶重复控制系统误差e(z)，具体如下：

24、e(z)＝yref(z)-y(z)

25、其具体表达式如下：

26、

27、设置二阶重复控制器g2rc(z)的第一权重值和第二权重值w1和w2，满足以下条件：

28、w1＝1-w2,0<w2<1

29、则：

30、

31、其中，w(z)为滤波器，计算方法如下：w(z)＝w1+(1-w1)z-n；yerr(z)为部分误差环节，计算方如下：yerr(z)＝yref(z)(1-p(z))-d(z)；h(z)为控制对象环节，计算方法如下：h(z)＝gc(z)p(z)

32、根据所述二阶重复控制系统稳定性条件，如下：

33、|q(z)w(z)[1-k2rcgf(z)h(z)|<1

34、z＝ejω,0<ω<π

35、得到：

36、

37、其中，nq(ejω)、nω(ejω)和nh(ejω)分别表示零相位滤波器q(ejω)、滤波器w(ejω)、线性相位超前补偿器gf(ejω)和控制对象环节h(ejω)的幅频特性，θω(ejω)、θf(ejω)和θh(ejω)分别是滤波器w(ejω)、线性相位超前补偿器gf(ejω)和控制对象环节h(ejω)相频特性，且零相位滤波器相位特征：θq(ejω)＝0。

38、进一步的，步骤2中所述的对所述二阶重复控制系统中的参数进行优化设计，即：对所述的二阶重复控制系统中的二阶重复控制器g2rc(z)的第一权重值w1、线性相位超前补偿器的参数m和二阶重复控制增益k2rc，通过fminon方法获取，具体包括以下步骤：

39、步骤2-1，定义目标函数如下：

40、

41、其中：ji表示在所述系统稳定条件下，第i个角频率ωi处的幅频响应；

42、步骤2-2，定义优化问题如下：

43、

44、其中，ji<1，对于角频率ω＝2πi/n，i＝1,1.5,2,2.5,...,l，当n为奇数时，常数l＝(n-1)/2；当n为偶数时，l＝n/2，ci为权重系数，根据谐波占比特性设定；

45、步骤2-3，步骤2-2定义的优化问题为一个非线性优化问题，通过fmincon方法求解。

46、进一步的，所述的二阶重复控制系统中，常规控制器c(z)，具体如下：

47、所述的常规控制器c(z)使用常规pi控制器，其离散域表达式如下：

48、

49、其中，kp为比例控制器，t为采样周期，ki为积分系数，kp＝12，ki＝12000。

50、进一步的，所述的二阶重复控制系统中，零相位滤波器q(z)，具体如下：

51、零相位滤波器q(z)为零相位低通滤波器，用于提高系统稳定性。

52、进一步的，所述的零相位滤波器q(z)，表达式如下：

53、q(z)＝(z+2+z-1)/4。

54、进一步的，步骤2-2中所述的权重系数ci，取值如下：

55、ci＝1/11，i＝1,1.5,2,2.5,…,11，当i>11，ci＝0。

56、有益效果：

57、1、本发明通过二阶重复控制方法来实现对并网型单相逆变器来实现谐波、间谐波抑制，可以有效减少间谐波对单相并网逆变器输出电流的影响。

58、2，本发明通过二阶重复控制来实现单相并网逆变器间谐波抑制，不需要额外增加硬件设备，只需要在dsp中编写相关软件代码及可以实现，通过优化方法来设计二阶重复控制权重系数，增益系数和系统相位超前拍数，具有先进性。