以下是一些常见的逆变器输出电压谐波抑制方法:
优化逆变器控制策略
PWM 控制技术优化:采用高频 PWM 调制,使逆变器输出为高频等幅的 PWMI 波,开关频率越高,谐波含量越小,但开关损耗也越大,因此要综合考虑。如多电平 PWM、交错 PWM 等方法可进一步减小谐波.
空间矢量脉宽调制(SVPWM):通过对电压矢量进行合成来实现对输出电压的调节,具有较高的电压利用率和较低的谐波失真率,适用于高功率、高性能的逆变器.
消谐 PWM 控制:通过 PWM 的傅里叶级数分析,得出傅里叶级数展开式,以脉冲相位角为未知数,令某些特定的谐波为零,得到消谐 PWM 模型,按此模型求解结果进行控制,可使输出不含特定的低次谐波.
直接电流控制(DCC)及虚拟阻抗控制(VIC)的改进:如采用闭环 DCC、预测 DCC、闭环 VIC、预测 VIC 等方法,可在实现对输出电流或电压快速、准确调节的同时,减小谐波.
混合控制策略:将多种控制策略和方法结合起来,如 SVPWM 与 DCC 相结合,或 RRS 与 VIC 相结合等,以提高逆变电路的性能,实现对输出电压和电流的同时优化,减小谐波.
改善逆变器主电路拓扑结构
增加滤波器:
LCL 滤波器:并网型逆变器一般采用 LCL 结构的滤波器,它兼顾了 LC 滤波器的低频段高效滤波能力和高频的衰减能力,能够有效抑制逆变器输出的高频开关谐波,但需合理设计 LCL 的参数,否则可能会给电网注入大量谐波.
其他滤波器:根据具体的谐波频率特性,还可选择如高通滤波器、带通滤波器等,将特定频率的谐波滤除.
采用多电平逆变器拓扑:如三电平、五电平逆变器等,相比于传统的两电平逆变器,多电平逆变器输出的电压波形更接近正弦波,谐波含量大幅降低,可有效改善输出电压质量.
波形重构:通过改变逆变电源主电路拓扑结构,利用多个逆变器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,但这种方式主电路和控制电路复杂,控制难度大,一般在大功率逆变电源中采用.
选择合适的器件和材料
低损耗、低谐波的功率开关器件:选择具有良好开关特性的功率器件,可降低开关过程中的非线性特性,从而减少谐波的产生.
合适的磁性材料和电容:优化磁性元件的设计和选用合适的电容,可改善逆变器的滤波效果,减小谐波畸变.
合理规划系统设计
优化负载特性:降低非线性负载,优化负载的设计或选择更为线性的负载,减少谐波对系统的影响.
合理布置和接入逆变器:在设计电力系统时,合理规划逆变器的布置和接入位置,减少谐波在电网中的传播.
提高功率因数:提高系统的功率因数,使其越接近于 1,谐波的产生就越少,可通过使用具有高功率因数的逆变器和优化系统参数来实现.
其他措施
参数设计与调整:合理设计逆变器的参数,如直流侧电压、额定功率、载波频率等,以优化逆变器的工作性能,降低谐波含量.
监测与维护:定期检查逆变器和相关设备的工作状态,及时发现并处理可能导致谐波增加的问题,如清洁光伏电池和逆变器的散热装置,保持系统的正常工作,有助于维持较低的谐波水平.