逆变器的消谐控制技术

       光伏逆变器是光伏系统非常重要的一个设备,主要作用是把光伏组件发出来的直流电变成交流电,除此之外,逆变器还承担检测组件、电网、电缆运行状态,和外界通信交流,系统安全管家等重要功能。在光伏行业标准NB32004-2013中,逆变器有100多个严格的技术参数,每一个参数合格才能拿到证书。国家质检总局每一年也会抽查,对光伏并网逆变器产品的保护连接、接触电流、固体绝缘的工频耐受电压、额定输入输出、转换效率、谐波和波形畸变、功率因数、交流输出侧过/欠压保护等9个项目进行了检验。一款全新的逆变器,从开发到量产,要两年多时间才能出来,除了过欠电压保护等功能外,逆变器还有很多鲜为人知的黑科技,如漏电流控制、散热设计、电磁兼容、谐波抑制,效率控制等等,需要投入大量的人力和物力去研发和测试。谐波不但没有用途,还有十分严重的危害。由于大部分设备都是包括电动机在内的感性设备,只能吸收基波,高次的谐波会转化为热量或者振动,造成电气设备过热、并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁;在电力传送过程中,谐波由于频率高,产生的阻抗大,因此会多消耗电能,造成电能生产、传输和利用的效率降低;谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁,或者某些频段的设备不能正常工作;谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。逆变器通过改变压缩机的速度以响应冷却需求,使装置能够连续调节其冷却和加热能力。由于压缩机的速度不能改变,传统的空调要么以最大能力工作,要么关闭。变频空调使用变频驱动器来控制电机的速度,从而控制压缩机的速度。消除停止-启动循环可提高效率,延长组件的使用寿命,并有助于消除空调对电源施加的负载的急剧波动。直流逆变器:与交流定速压缩机相比,数字技术为直流变频压缩机提供了卓越的控制和成本效率。对臭氧无害的压缩机的超精确旋转可节省高达 20% 的电力,并且运行更安静。

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       直流混合逆变器,高节能控制,高功率因数控制,直流电机,直流双转子压缩机,节能,双回转气缸,低噪音和低振动,节能(低转速:小于 30 rps),高可靠性(轴负载低),适用于R-410A。提高开关频率:逆变器的开关频率越高,控制带宽越宽,对于宽范围的电流谐波抑制更充分,为保证稳定性,逆变器的控制带宽通常取开关频率的1/10左右。逆变器控制算法中输出电压为正弦波,当经过逆变器调制输出PWM波有畸变时,将影响逆变器的输出谐波与控制效果。提高开关频率与输出PWM电平数有助于降低PWM波形的畸变率。并机谐波抵消能力:1个方阵多台组串式逆变器距离升压变压器距离不一样,线路阻抗会有差异。线路阻抗会等效改变并网LCL滤波器中的电感,不同的滤波器参数会改变谐波的相位。当多台组串式逆变器并联工作时,谐波成分将会由于相位的差异而部分相互低消,降低系统整体的谐波值。消除谐波的软件控制技术:由于逆变器采用高速度的数字处理器,可以采用很复杂的算法,如重复控制的电流控制器算法,原理是任何周期性的信号都可以分解为直流、基波以及各次谐波之和,因此只要在控制系统的前向通道中在这些频率处加入无穷大的增益,就可以实现对这些频率处指令的无静差跟踪和扰动抑制。对逆变电源的开关管进行高频PWM调制,使逆变器输出为高频等幅的PWM波,通过改变逆变电源主电路拓扑结构,在主电路上进行波形重构以实现阶梯波形输出,减小低阶高次谐波含量。对于高频PWM调制来说,开关频率越高,谐波含量越小,但开关损耗也越大,故不宜用在大功率逆变电源中。而波形重构方式往往需要多个逆变器来实现电压的叠加。波形重构的级数越多,出现的最低谐波次数越高,但主电路和控制电路也越复杂,相应地控制难度也越大,输出电压的调节也不甚方便,因此这种方式通常只在大功率逆变电源中采用。理论分析表明,早在1973年提出的消谐控制策略[1][2]能有效地克服上述问题,它只需要较少的开关脉冲数即可完全消除容量较大的低阶高次谐波,取得很好的滤波效果,具有开关频率低、开关损耗小、电压利用率高、滤波容量小等许多优点,是实现逆变电源PWM控制的理想方法。然而该方法经过近二十年的研究至今仍未实际应用,其主要原因是消谐模型的求解复杂,在消谐方法的研究上,迄今为止还是停留在模型的算法研究上,而对消谐模型的具体实现方法很少开展研究工作。由于人们受到陈旧观念的束缚,在实现方法上,理所当然地认为逆变电源的控制系统应由MCU或单片机来实现,因而研究的主要焦点是如何在单片机上完成模型求解的实时计算,由于消谐模型求解过程的复杂性,这种设想是很难实现的,这也是消谐方法至今未能实用的主要原因。为了能够实现消谐模型的实时计算,无论算法如何改进,如不从根本上另寻算法的实现方法,即使采用DSP芯片进行计算,也是难以实现实时控制的。