0 引 言

随着可再生能源和分布式系统的广泛应用，全球电力产业正面临着翻天覆地的变化[1]。为了响应可持续发展政策的号召，同时与世界接轨，我国大力推广节能减排和新能源政策。其中光伏发电的发展最为迅速，大量的分布式光伏电源并入了电网系统[2-3]。

当未知参数矢量的估计量为后验均值=E（θ|x）时，可使后验均方差最小，实际中常取后验均值作为θ的贝叶斯估计值

此事闹得沸沸扬扬，人尽皆知，成为那一年街头巷口纷纷传颂的大新闻。众人议论纷纷，并对这件事的结局做了多种猜测，等待故事的进一步发酵。

一般情况下，分布式光伏电源都是通过逆变器并入电网。但由于光伏发电的不稳定性[4]，并网逆变器并不会始终以最大设计容量工作。尤其是在阴雨天及夜晚，光伏逆变器基本处于空闲的状态，会导致设备容量的巨大浪费[5]。因此在系统中，适当对并网逆变器进行控制，使其不仅可以实现光伏的并网发电，同时还可以提供系统配套服务，如系统谐波补偿[6-9]等。

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得到电网内阻抗数值之后，通过检测电网内阻抗上的谐波电压，可由谐波电流估算模块计算出电网谐波电流值。将估算出的电网谐波电流作为逆变器谐波补偿的电流指令值，参与光伏逆变器的电流控制环控制，以实现谐波补偿功能和光伏发电功能的复合控制。

实现谐波补偿的核心在于对谐波电流的统一控制。可是光伏逆变器并不是专门的谐波补偿设备，实际场合中光伏逆变器都没有在网侧和负载侧预留电流采样接口，导致无法采集网侧和负载侧的谐波电流。由于安装位置和一二次接线的原因，很多场合也无法为光伏逆变器安装网侧电流互感器。

另外，传统电磁式电流互感器的延时、精度、频率响应等问题使其不适合应用于谐波治理的场合。文献[11-12]中研究表明：各种非周期故障信号以及动态信号、冲击等高频信号会使电流互感器不能工作在稳态，在这些信号下，电流互感器的传变误差增大，导致测量结果产生误差，以致影响电网安全运行。

在如今利用光伏逆变器治理系统谐波的风潮背景下，由于网侧电流互感器自身的缺陷和实际现场安装限制，提出了一种基于电网阻抗估算的新型光伏逆变器谐波补偿功能实现方法。

该方案无需在网侧和非线性负载侧安装电流互感器，而是通过估算电网阻抗获得网侧谐波电流，以此为参考量补偿系统谐波电流，实现大部分常见谐波的补偿。

现阶段，利用光伏逆变器实现谐波电流治理[13-16]都已有相关研究成果，但是文章创新性地将电网阻抗检测应用于谐波电流治理，并且利用光伏并网逆变器的冗余容量实现谐波补偿功能。为验证原理和简化分析过程，文章基于单相光伏逆变器结构进行研究。

1 系统拓扑与模型

从图中可以看出，烘焙后种籽衣总还原能力不如未烘焙种籽衣，这与Bradleyw等[20]的研究结果相同，因此是否带壳进行烘焙会影响种籽衣的总还原能力。在烘焙时间20 min以后（包括20 min），不带壳总还原力明显高于带壳。活性成分含量变化说明烘焙过程中存在着新物质的生成[22]，而颜色变化说明烘焙过程中存在美拉德反应，这与 Davis等[24]推测相同。在低中温130 ℃烘焙条件下，壳的存在阻碍种籽衣直接接触热空气，从而阻碍两种反应的进行，应是带壳烘焙种籽衣抗氧化性（DPPH·清除能力、羟基自由基清除能力、总还原力）不如不带壳烘焙种籽衣的原因。

图1 基于电网阻抗估算的谐波治理技术的系统框图 Fig.1 Block diagram of harmonic control technology based on grid impedance estimation

在光伏逆变器进行谐波补偿的几个工频周期之前，并网逆变器通过电流环控制器向电网注入具有一定幅值和特定频率分量的非特征次频率谐波电流。上述非特征次频率谐波电流会在电网阻抗端产生相应频率分量的谐波电压信号。通过采样网侧电压中的相应频率分量来提取谐波电压信号的幅值和相位，再计算谐波电压与注入谐波电流之间的数量关系，就可以得到该频率处的电网内阻抗。

其中，以获得单次谐波电流估算值为例，其等效电路如图5所示，非线性负载侧可等效为谐波电压源，光伏逆变器可等效为受控源。谐波电流全由谐波电压源提供，检测出的网侧谐波电压即为非线性负载两侧的电压。

随着电力电子技术的飞速发展，各种非线性负载在电力系统、工业和家庭中得以广泛应用，谐波问题日益突出。传统的无源电力滤波器和有源电力滤波器虽然可以有效的实现谐波治理，但是其需要大量的投资和维护成本[10]。因此，利用电网系统中已有的光伏逆变器实现谐波治理具有一定的经济性和工程应用价值。

2 谐波电流估算方法设计

谐波电流估算的工作包括阻抗估算和谐波电流估算两部分。阻抗估算的核心就在于注入具有一定幅值和特定频率分量的非特征次频率谐波电流。

单相光伏逆变器系统中，为实现非特征次频率电流的注入，在逆变器电流控制环的电流基准值中叠加一个特定频率的谐波成分。检测电网电压的对应畸变情况可得到电网内阻抗。谐波检测是根据等效电路模型和网侧电压畸变情况估算得出网侧谐波电流。

2.1 阻抗估算原理

谐波电流注入法实现阻抗估计的系统等效电路模型如图2所示，实际电网可以等效为理想电压源和电阻、电感组成的内阻抗串联：Us为电网电压， Zih为电网阻抗；Zs为光伏逆变器的等效阻抗，非线性负载侧等效为电流为ih的恒定电流源。

在无网侧电流互感器情况下，实现谐波补偿功能的单相光伏逆变器系统如图1所示。

图2 系统阻抗估算等效电路模型 Fig.2 Equivalent circuit of grid impedance estimation for power system

为了保证计算的准确性，并最大程度减小注入的谐波电流对系统的影响，在阻抗估算的初始阶段持续注入一定幅值的75 Hz谐波电流，实时采样计算网侧75 Hz电压分量的相位和幅值，得到新阻抗值。待估算的阻抗值达到稳定后，停止注入75 Hz电流谐波信号，完成阻抗估算。

由图2等效电路模型可知，当光伏逆变器的输出电流发生变化，网侧电压会发生相应变化，并且由于非线性负载侧阻抗远远大于电网内阻抗，大体可忽略非线性负载侧对注入电流的影响。

文中采用如图3所示的滑窗迭代DFT方法对逆变器实际输出电流以及网侧电压中的75 Hz分量进行检测，再按公式(1)对电网内电阻和电感进行计算。

图3 滑窗迭代DFT计算原理 Fig.3 Principle of sliding window iteration DFT calculation

阻抗估计的关键点在注入电流的频率和相位的选择上。选取原则主要是减小电网背景电压谐波的影响，同时需要减小电网中其他设备对阻抗估计的影响。经过对比分析，本文选取多个不同相位的75 Hz间谐波电流信号注入电网。一方面，75 Hz与基波频率很相近，频率换算带来的误差较小；另一方面，电网中几乎不存在 75 Hz间谐波成分，干扰较小。

(4)道德素质。道德素质既是客服人员服务客户的底限，也是提升客服工作水平的必要要素，道德素质主要包括个体道德、职业道德、社会公共道德。

(1)

式中 rg为电网阻抗阻性部分;lg为电网阻抗感性部分; ω为系统注入频率次谐波的角频率;ureg_ih和umeg_ih分别为Ug-ih的实部、虚部，ireg_ih和imeg_ih分别为Ig-ih的实部、虚部。上述计算计算量较小，可以由DSP或者FPGA芯片实时在线完成。

2.2 网侧谐波电流估算原理

在需要对网侧电流中的谐波电流进行实时检测时，实时采样含谐波的网侧电压并作滑窗迭代DFT变换(如图3所示)，由此得到网侧电压Ua(k)中待检测频率次分量的谐波电压的实部分量Ure和虚部分量Ume。然后根据得到的电网内电阻和内电感的估算值，由公式(2)计算得到对应的谐波电流的实部分量和虚部分量；再将实部分量和虚部分量分别同对应频率的正弦和余弦基准信号相乘，并将结果相加，得到待检测的谐波电流的瞬时值波形。单次网侧谐波电流估算的原理如图4所示。

819 人工智能技术的应用：罕见病临床决策系统的需求、现状与挑战 顾坚磊，江建平，田 园，蔡小舒，吕 晖，于广军

车辆段压实度和承载力要求高，控制每层回填压实厚度不得超过30cm，确保后期整体沉降在可控范围之内。同时合理布置临时排水沟网，确保工作面下过雨后不积水，不影响下一层的填筑施工，保证施工质量。

图4 网侧谐波电流估算原理图 Fig.4 Principle diagram of grid-side harmonic current estimation

为提高内阻抗估算精度，多次向电网注入相同频率但不同相位的谐波电流，并分别计算相应情况下的阻抗大小，再取其平均值以消除电网中其他元件对内阻抗计算带来的误差。

图5 网侧谐波电流估算等效电路图 Fig.5 Equivalent circuit diagram of grid-side harmonic current estimation

由图5可知，单次谐波电流估算符合欧姆定律。因此某次谐波电流估算模块的具体计算方法为：

(2)

式中 ire和ime分别为网侧估算谐波电流的实部、虚部峰值；ure和ume分别为网侧不同次谐波电压的实部、虚部；rg和lg分别为估算电网阻抗的阻性部分、感性部分；ω为不同次谐波电压对应的角频率；k为谐波电压的频次。

网侧谐波估算电流Ish可根据实际补偿的需要将所需补偿的k频次谐波电流Ian(k)叠加，如式(3)所示。将估算谐波电流作为网侧谐波电流的检测值参与电流控制，进而实现谐波补偿功能。

根据图3所示的 DFT 变换算法，可以实时计算得到网侧电压Ug-ih和注入电流在注入频率上的分量Ig-ih的实部和虚部，电网阻抗可由下式得到：

(3)

3 谐波补偿控制策略

如图6所示，将估算得到的网侧谐波电流igsh代替网侧谐波电流检测值，并与逆变器端输出谐波电流iouth叠加，作为谐波电流治理的指令值iref。将谐波电流治理的指令值iref与逆变器输出电流iout进行比较，将其差值经过重复控制，与网侧电压us叠加得到调制波信号，通过闭环控制实现逆变器谐波补偿功能[17]。

图6 谐波补偿原理框图 Fig.6 Principle block diagram of harmonic compensation

重复控制在反馈系统中对于周期性外激励信号的跟踪抑制具有很高的控制性能，具有控制精度高、实现简单以及控制性能的非参数依赖性等优点。文中采用的重复控制结构框图如图7所示。

图7 重复控制器框图 Fig.7 Block diagram of repetitive controller

图中iLh为谐波补偿前的网侧电流，iAPFh为通过估算得到的谐波补偿电流指令；Ks为重复增益，用于提高重复环节的控制效果；Kr为直接反馈增益，目的是提高控制器的动态响应能力；Kf定义为遗忘因子，是一个小于1但很接近1的常数或者是一个低通滤波器，目的是消除偶发性的干扰和消除开关次纹波对控制系统的影响，增强系统的稳定性；在实现周期重复的延时存储环节中，采用了延时补偿方法，将一个完整的重复周期拆分2部分，其中较小的延时用于补偿采样、控制导致的延时。

4 仿真试验结果及分析

为了验证所提出的基于光伏逆变器实现无网侧电流互感器的谐波补偿方法的有效性，搭建了数字仿真模型。系统参数如表1所示。其中，us为交流电网侧电压，rg、lg为交流电网侧的串联电阻和等效电感；控制环节中采用的重复控制调节器，参数分别为kr、ks、kf，重复控制器的参数先按照实验经验选取，再结合仿真效果进行微调。

分子生物学检测技术是以特异性核酸序列检测为基础，并在遗传物质水平的基础上来鉴定某种致病菌种属的方法[20]。常用于检测沙门氏菌的分子生物学方法包括：聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)、荧光定量PCR、基因芯片、环介导等温扩增等，基于其具有准确、快捷、特异性高等优点，使其广泛应用于沙门氏菌的快速检测[21]。

表1 仿真系统参数 Tab.1 Parameters of simulation system

us/Vrg/Ωlg/mHkrkskf2200.250.51.81.350.9

按照表1给定的参数进行仿真，本方案核心部分——阻抗估算的仿真结果如图8所示，经过计算rg和lg的误差均在可接受范围内。由图8(a)可知，在系统稳定之后，rg估算结果在0.245～0.257之间正弦波动，文中取rg=0.251 Ω。由图8(b)可知，在系统稳定之后，lg估算结果在0.487和0.515 5之间正弦波动，文中取lg=0.501 mH。

图8 系统阻抗估算模块仿真波形 Fig.8 Simulation waveform of grid impedance estimation module

在数字仿真中，0.15 s时系统开始投入光伏逆变器进行主要次(3、5、7、9、11、13、15、17、19、23、25)谐波补偿。由图8所示，在系统进行谐波补偿之前，估算的网侧谐波电流与实际谐波电流几乎保持一致；在系统进行谐波补偿之后，系统经过短暂振荡，估算的谐波电流仍能够准确跟踪实际谐波电流。同时，由图9可知，系统网侧谐波电流经过补偿之后趋近于0，说明光伏逆变器的谐波补偿功能良好。

（六）适时补料 母猪的泌乳量于分娩后逐渐增加，至21 d左右达到泌乳高峰，后逐渐下降，哺乳仔猪生长迅速，对营养物质的需求与日俱增，母猪的奶水已不能满足需要，对哺乳仔猪必须进行补料，提前补料具有促生长的作用。仔猪由于牙床发痒而啃咬硬物或拱掘地面，常引起下痢，提前补料有益于保健。仔猪开食早，哺乳期间日采食饲料量高，增重亦快，据报道，7日龄训练仔猪吃料，30日龄日采食量为0.24 kg，14日龄训练吃料，30日龄日采食量为0.18 kg；7日龄训练吃料，60日龄个体重15.0 kg，20日龄训练吃料，60日龄个体重13.5 kg，30日龄训练吃料，60日龄个体重10.0 kg。

图9 系统网侧估算的谐波电流与实际谐波

电流波形图 Fig.9 Waveform of grid-side estimated harmonic currentand actual harmonic current

光伏逆变器谐波补偿效果如图10所示,可看出经过谐波补偿，网侧电流波形得到很大改善。光伏逆变器两个周期内谐波补偿前后FFT频谱分析如图11所示。补偿前系统的总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)为61.41%，经过谐波补偿后，THD降为6.67%。

图10 网侧电流仿真波形图 Fig.10 Simulation waveform of grid-side current

图11 谐波补偿前后频谱分析图 Fig.11 Analysis diagram of frequency spectrum before and after harmonic compensation

5 结束语

利用光伏逆变器实现系统谐波治理具有经济性，同时提高了逆变器利用率。但是在实际应用中，电网系统侧在很多场合下都无法安装电流互感器。因此文章针对在无系统电流互感器情况下的谐波补偿实现提出了一种新方案。该方案在采用谐波注入法估算电网侧阻抗的基础上，估算出电网侧谐波电流，用估算出的电网侧谐波电流代替电网侧实际谐波电流，将其引入闭环控制实现谐波补偿功能。仿真试验表明，该方案在一定程度上能够实现谐波补偿功能，并且简单容易实现。为无系统电流互感器情况下的谐波补偿提供了一种新思路，而对于如何提高阻抗估算和网侧谐波电流估算的精度尚待开展进一步的研究工作。

参 考 文 献

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