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谐波干扰下逆变器并联系统同步控制数字信号输出方法

更新时间:2009-03-28

分布式电源需经逆变器处理才可输出满足条件的电能。针对容量一致的分布式发电系统,通过若干单相逆变器替代三相系统,能够在增加供电量的同时,保证原来的成本,以实现更加安全可靠的产业化发展[1,2]。所以,逆变器并联系统变成相关领域研究的重点问题。逆变器并联系统主要涉及均流技术与同步控制数字信号输出技术。逆变器并联系统在单独工作的情况下,当不同模块负荷与电源功率出现改变时,需保证实时同步输出数字信号,所以同步控制数字输出信号变成必不可少的重要阶段,现主要对该阶段进行研究[3]

当前,逆变器并联系统同步控制数字输出方法主要包括两种,其中一种方法为在接收同步信号时马上调整相位,使其与标准相位相同,该方法能够使频率处于稳定状态,然而会使数字信号出现很大的畸变;另一种方法为接收同步信号时,在下一周期调整相位,通过该方法输出的数字信号波形平滑,然而会导致频率偏移大大增加[4]

为了解决上述方法存在的弊端,在谐波干扰下提出一种新的逆变器并联系统同步控制数字信号输出方法,以增强逆变器并联系统的性能。

1 谐波干扰抑制

通过分数傅里叶方法实现谐波干扰抑制,分数傅里叶方法依据分数傅里叶转换,可实现信号的滤波。分数傅里叶方法属于特殊的时频分析工具,对信号进行分数傅里叶转换后,能够实现信号在某分数阶中的能量聚集,也就是一个脉冲函数,而谐波干扰下噪声能量却在整个时频域中,在所有分数阶中均不会达到能量聚焦[5,6],利用分数傅里叶的这种特性,对谐波干扰进行抑制,从而增强信号的信号比。

1) 船型:北极—苏伊士航线选择普通15.9万t载重量苏伊士型船舶,东北航线选择11.5万t载重量ARC6冰级阿芙拉船舶。

二是要规范数据管理体系,在宏观上对主数据进行整体设计,微观上从数据标准化、管理流程、组织结构、数据技术方案和数据转换策略通盘进行定义和规范,为数字化转型打下牢固基础。

分数傅里叶转换在一定程度上可看成是傅里叶转换的一种广义形式,可将其解释成信号的坐标轴在时频面上进行逆时针旋转[7]。信号的傅里叶转换过程可看作将其沿时间轴逆时针旋转π/2后到频率轴上的过程,则分数傅里叶转换过程可看作将信号沿时间轴逆时针旋转β角度至u轴上的过程[8,9]

Xb(u)=Fq[x(t)]=x(t)vb(t,u)dt

西蒙娜·德·波伏娃:通过被人嫉妒、羡慕或赞赏,女人想得到的是对她的美、她的典雅、她的情趣——对她自己的绝对肯定;她为了实现自己而展示自己。

(1)

式(1)中,q为分数傅里叶转换的阶,b=qπ/2Fq[·]为分数傅里叶转换的算子符号,vb(t,u)为分数傅里叶转换的核函数。

以两个逆变器并联系统为例,同步电路输入信号er1、er2是方波数字信号,被线和逻辑处理后输出的信号er*也是方波数字信号,其上升沿和不同输入信号的最晚上升沿相应,下降沿和不同输入信号最早下降沿相应[15,16]。所以同步信号er*和不同模块自身同步信号erj之间存在以下关系:

信号的分数傅里叶转换可描述如下:

分数傅里叶转换存在时频聚焦特点和线性性质[10]。在谐波干扰下,信号与噪声混合在一起后的分数傅里叶转换相当于二者依次完成分数傅里叶转换结果的混合:

Fb[bx(t)+cy(t)]=bXb(u)+cYb(u)

(2)

图1中,Ua<αa为逆变器a的输出电压;Ub<αb为逆变器b的输出电压;U0<0为并联参考电压;X为述阻抗;K为负载[12]

通过分数傅里叶方法对谐波干扰下的信号进行滤波处理,详细过程如下。

(1)完成对已知参数的估计,获取b0值。

(2)完成对信号的q0(2b0π)阶分数傅里叶转换,获取旋转角度b0后的信号描述。

当下加拿大天然气行业需要解决基础设施建设、降低成本和跨地区沟通协调等问题。中国石油参与加拿大LNG Canada项目需注意风险防范。

(3)在u域中完成带通滤波操作。完成对信号的分数傅里叶转换后,其能量大多被聚集在u域上的窄带区域中,当前只要选择合理的带宽,即可滤除大多数谐波和噪声能量[11]

选择鲍建生教授建立的综合难度模型为研究工具之一,结合有理数例题的特点对其进行选择和调整,将鲍教授对背景因素的水平划分改为无背景、学科相关联背景、日常生活背景和无实际意义背景4类进行比较研究.

(4)完成对滤波后信号的q0阶分数傅里叶反转换,从而获取滤除谐波干扰后的信号。

从教育的角度来分析,小学数学教育信息化的实施,是一个循序渐进的过程,完全按照教师的指导和强制性手段来落实,不仅无法取得理想的成绩,还会在教育的内涵上表现出严重的缺失现象。笔者认为,教学互动性较差是需要重点注意的问题。如在小学数学教育信息化的初期阶段,很多教师并没有对小学生的内心想法和日常的言行做出了解,直接按照标准体系来落实,以至于师生之间的矛盾、冲突不断增加,小学生虽然表面上顺从教师,但是实际上并没有充分理解和认可教师,这对于小学数学教育信息化产生的影响较为显著,同时无法在日后教育的进行中得到理想的成绩。

HPLC法同时测定鼻炎灵片中绿原酸、黄芩苷和欧前胡素的含量 …………………………………………… 邱红梅等(12):1605

2 逆变器并联系统同步控制数字信号输出方法

2.1 逆变器并联系统分析

以两个逆变器并联系统向相同的负载供电为例,对逆变器并联系统的工作特性进行研究,其工作原理如图1所示。

  

图1 逆变器并联系统工作原理Fig.1 Working principle of inverter parallel system

式(2)中,c为常数;y(t)为噪声信号。

以逆变器a为例,其提供给负载的实际功率为

Wa=Ha+Laj=U0Ia

(3)

式(3)中,Ha为逆变器a的有功功率;La为逆变器a的无功功率。

另一方面,长三角危险品运输缺乏科学的法律规范体系,监督管理方式不健全,法律规范的有关规定尚未得到有效落实,因此给危险品的道路运输管理带来重重困难。长江三角洲作为中央政府定位的中国综合实力最强的经济中心,经济处于高速发展阶段,危险品道路运输货运量与日俱增,但是与此同时,相关法律制度建设却相对滞后、执行力度弱,长江三角区道路运输迅猛发展,该区域有关危险货物道路运输法律规范的建设步伐较慢,导致监督管理体系不完善,难以对危险货物道路运输作业进行有效的规范。

一年体验数十辆新车,我本应该对试驾车保持专业、理性,甚至是冷淡的态度。但事实证明,这样的理论对梅赛德斯-奔驰G级越野车没用,无论新旧,无论贵贱。

 

(4)

则逆变器a输出的有功功率与无功功率依次描述如下:

 

(5)

 

(6)

2.2 同步控制数字信号输出方法

图2(a)是逆变器并联系统同步控制数字信号输出电路原理图[13]。图2(a)中的erj;(j=1,2,…,n)为并联系统j形成的自身数字同步信号,同步数字信号er*为全部参与并联模块的erj型号形成的[14]。erj被传输至同步总线前,经历OC输出阶段,从同步总线对er*进行读取时,也经历OC输出阶段,因为输出端是OC结构,所以通过该同步电路处理即可实现线和逻辑,如图2(b)所示。

不同逆变器并联系统通过采样同步总线中共享的信号,求出相位误差,依据获取误差对正弦基准数字信号输出进行同步控制,从而达到若干逆变器并联系统相位同步的目的。

  

图2 同步控制数字信号输出Fig.2 Synchronous control digital signal output

教师和学生之间的民主平等、和谐融洽是课堂活动取得良好效果的重要条件,教师不仅是师长,更是学生的朋友,是和学生共同探求真理的伙伴。教师对学生的爱心是成功教育的原动力。因此,我们要真诚地关爱每一个学生,尊重他们的主观能动性和创造性,认真倾听他们的心声,用爱在师生之间建立起沟通的绿色通道。因为只有民主平等的师生关系才有利于和谐、宽松的学习氛围的形成;只有让学生感到轻松,才能让学生达到乐学的优化心理状态,只有让教师做到放松,才能让教师形成乐教。这样的课堂氛围使师生都能感受到课堂的幸福与温馨。

er*=er1,er2,…,ern

输出电流为

(7)

逆变器并联系统工作时,不同逆变器依据其同步信号erj与基准同步信号er*之间的偏差,对自身频率进行调整,使得不同erj上升沿在相同时间出现,达到同步控制数字信号输出的目的[17]。经大量研究发现,按照er*实现同步调整,不同逆变器并联系统的频率在一定程度上会和预设值产生偏差[18],这主要是因为不同模块一直将上升沿最晚出现的erj信号看作相位参考实现同步控制,所以需在同步控制的过程中添加频率控制,使得不同逆变器的频率保持在稳态频率的水平,同时不能高于允许误差区间。

针对图2所示的逆变器并联系统同步控制数字信号输出过程,逆变器1和逆变器2首先形成自身的同步信号er1与er2,相角σ代表角速度ω的积分,ω=2πff代表频率。在相角σ=0°的情况下,形成同步信号的上升沿,在相角σ=180°的情况下,形成同步信号的下降沿,则可输出含有逆变器模块的频率和相位信息的同步数字信号[19]

如果逆变器2的er2相位提前er*[和图2(b)中①相应],则减缓其相位积分速率[和图2(b)中②相应]。若逆变器2的频率和既定频率f*出现偏差,且高于允许区间[和图2(b)中③相应],则马上提高频率[和图2(b)中④相应],向既定频率发展。逆变器2的同步控制过程和逆变器1一致,最后可达到er1、er2一直在频率设定值周围保持同频同相的目的,实现逆变器并联系统同步控制数字信号输出。

3 实验结果分析

3.1 物理实验

为了验证本文方法的有效性,选择4台单相逆变器构成三相逆变器并联系统进行实验,实验系统电路图如图3所示。

  

图3 实验系统电路图Fig.3 Circuit diagram of experiment system

图3中,1#~4#代表四个逆变器,Ud为直流侧电压,g1g4为开关,L为低压侧滤波电感,PCC为公共连接点。

在进行实验的过程中,假设逆变器输出电压是220 V,频率是60 Hz。通过MSO7211B型号示波器对本文方法控制下逆变器输出信号波形进行记录,结果如图4所示。图4中,相移(1~2)为120.9°,相移(2~3)为120°,相移(3~1)为120°,相移(1~4)为0°。

  

图4 本文方法控制下输出信号波形Fig.4 Output signal waveform under the control of this method

分析图4可知,第一台逆变器的输出信号波形比第2台滤波器输出信号波形超前约120.9°,第2台输出信号波形比第3台输出信号波形超前约120°,第3台逆变器输出信号波形比第1台逆变器信号波形超前120°左右,第4台逆变器输出信号波形和第1台逆变器输出信号波形相位差是0。实验结果表明,采用本文控制方法后,能够令不同逆变器输出信号相位差和同相间相位差保持在1°范围内,能够有效实现逆变器并联系统同步控制数字信号输出。

以上述实验中的逆变器1和逆变器2为例,给出针对上述两个逆变器,本文方法同步控制数字信号输出实验结果如图5所示,v1v2依次代表和电压基准同频同相的同步信号。分析图5可知,v1v2的差异信号v1-v2的脉冲带宽非常窄,进一步说明本文方法同步控制效果好。

  

图5 本文方法针对逆变器1和逆变器2的同步控制结果Fig.5 Results of synchronous control using this method for inverter 1 and inverter 2

图6(a)与图6(b)依次是采用本文方法控制下逆变器并联系统空载和负载情况下的稳态同步输出信号波形,u1u2代表逆变器输出电压信号,i1i2代表逆变器输出电流信号。分析图6可知,两个逆变器输出电流信号非常接近,说明本文方法控制下,逆变器并联系统有功功率和无功功率一致性很高。

主要对波纹结构对流动的影响进行分析,取入口速度恒为1m/s。设为速度入口边界;压力出口边界,压力值为0Pa;管道壁面设为无滑移边界。

  

图6 空载和负载情况下稳态同步输出信号波形Fig.6 Steady synchronous output signal waveform under no-load and load conditions

3.2 实例验证

通常情况下,物理实验的模拟条件都过于理想,实际逆变器并联系统在运行时会受到很多因素的影响。因此在实验室构建了实物的太阳能逆变器并联系统,在实际工作条件下验证本文方法的控制效果,构建实物系统详细参数如下:额定输出功率4 kV/A,开关频率12 kHz,额定频率60 Hz,并网电流低于6%,逆变器效率高于95%。

太阳能电池板共30个,总功率高达5.1 kW,为了得到满足条件的直流电压,把15个电池板串联在一起,将电池板划分成两组,二者间通过并联的方式相连。光伏电池板实物图如图7所示,建立的逆变器并联系统电路如图8所示。

  

图7 光伏电池板实物图Fig.7 Physical diagram of PV panel

  

图8 逆变器并联系统实物图Fig.8 Physical diagram of inverter parallel system

通过建立的逆变器并联系统实物进行实验测试,图9是传统滑模控制方法下输出电压信号、电压谐波和环形电流信号波形,图10是传统DSP控制方法下输出电压信号、电压谐波和环形电流信号波形,图11是本文控制方法下输出电压信号、电压谐波和环形电流信号波形。分析图9~图11可知,采用本文方法控制后,逆变器并联系统输出电压波形、电压谐波和环形电流信号同步性高,且其中的谐波含量比滑模控制方法和DSP控制方法明显降低,更关键的是不同逆变器之间的系统环形电流大大降低,说明本文方法抗谐波干扰性强,控制效果能够达到预期,具有很高的使用性。

  

图9 滑模控制方法下输出信号波形Fig.9 Output waveform of sliding mode control

  

图10 DSP控制方法下输出信号波形Fig.10 Output signal waveform under DSP control method

  

图11 本文控制方法下输出信号波形Fig.11 Output signal waveform under the control method of this paper

4 结论

提出了一种新的逆变器并联系统同步控制数字信号输出方法。通过分数傅里叶方法实现谐波干扰抑制,介绍了逆变器并联系统的工作特性。给出逆变器并联系统同步控制数字信号输出过程。经实验验证,所提方法能够有效保证数字信号输出的同步性。

参考文献

1 Richter J, Doppelbauer M. Control and mitigation of current harmonics in inverter-fed permanent magnet synchronous machines with non-linear magnetics. LET Power Electronics, 2016; 9(10):2019—2026

2 胡存刚, 胡 军, 陈 权,等. 基于特定谐波消除PWM的三电平有源中点钳位逆变器共模电压抑制方法. 电工技术学报, 2016;31(16):93—102

Hu Cungang, Hu Jun, Chen Quan,et al. Suppression method of common-mode voltage for three-level active neutral-point-clamped inverter based on selective harmonics elimination PWM. Transactions of China Electrotechnical Society, 2016; 31(16):93—102

3 刘 晴, 曾志强, 王颖舒,等. 电力配电通信网的宽平稳抗干扰仿真实现. 科技通报, 2015; 31(10):97—99

Liu Qing, Zeng Zhiqiang, Wang Yingshu, et al. Simulation and realization of power distribution communication network wide stationary anti-interference. Bulletin of Science and Technology, 2015;31(10):97—99

4 Lee Y, Ha J I. Control method of monoinverter dual parallel drive system with interior permanent magnet synchronous machines. IEEE Transactions on Power Electronics, 2016;31(10):7077—7086

5 陈智勇, 罗 安, 陈燕东,等. 逆变器并联的自适应滑模全局鲁棒电压控制方法. 中国电机工程学报, 2015;35(13):3272—3282

Chen Zhiyong, Luo An, Chen Yandong,et al. Adaptive siding-mode global robustness voltage control for islanded paralleled inverters. Proceedings of the CSEE, 2015;35(13):3272—3282

6 刘凡齐, 张秀霞, 王君瑞,等. 基于滑模变理论的APF谐波控制方法研究. 科学技术与工程, 2015;15(30):145—149

Liu Fanqi, Zhang Xiuxia, Wang Junrui,et al. Research of harmonic control based on sliding mode variable theory. Science Technology and Engineering, 2015;15(30):145—149

7 杨富松, 陈 皓. 逆变器并联系统环流抑制的研究. 电源技术, 2015; 39(10):2244—2246

Yang Fusong, Chen Hao. Researches on circulating-current restraining in parallel inverter system. Chinese Journal of Power Sources, 2015;39(10):2244—2246

8 Lee Y, Ha J I. Control method for mono inverter dual parallel surface-mounted permanent-magnet synchronous machine drive system. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2015; 62(10):6096—6107

9 冯 伟, 孙 凯, 关雅娟,等. 孤立微电网中基于输出电压复合控制的电压源型并网逆变器谐波电流抑制策略. 电工技术学报, 2016; 31(7):72—80

Feng Wei, Sun Kai, Guan Yajuan, et al. A harmonic current suppression strategy for voltage source grid-connected inverters based on output voltage hybrid control in islanded microgrids. Transactions of China Electrotechnical Society, 2016; 31(7):72—80

10 李 博, 杨俊鹏, 曹春艳,等. 基于VxWorks时钟特性的无人机飞行数据抗干扰方法研究及实现. 计算机测量与控制, 2016; 24(1):175—177

Li Bo, Yang Junpeng, Cao Chunyan,et al. Research and realization of anti-interference in UAV flight date based on character of VxWorks’ timer technology. Computer Measurement & Control, 2016; 24(1):175—177

11 毛向德, 王庆贤, 董唯光,等. 基于DSP28335的有源滤波器数字控制系统的设计. 电气传动, 2014; 44(11):15—20

Mao Xiangde, Wang Qingxian, Dong Weiguang, et al. Design of active power filter digital control system based on DSP28335. Electric Drive, 2014; 44(11):15—20

12 徐 宁, 徐和义, 黄海宏. 三相级联多电平并联有源电力滤波器. 电力系统及其自动化学报, 2014; 26(3):57—60

Xu Ning, Xu Heyi, Huang Haihong. Three-phase cascaded multi-level shunt active power filter. Proceedings of the CSU-EPSA, 2014; 26(3):57—60

13 Kim S K, Chang R P, Lee Y I. Offset-free model predictive control for output voltage regulation of three-phase inverter for uninterruptible power supply applications. European Journal of Control, 2014; 47(3):11129—11134

14 王湘明, 王卫鑫. 并网逆变器合成谐波阻抗主动谐波抑制. 电子设计工程, 2017; 25(1):185—189

Wang Xiangming, Wang Weixin. Synthesis harmonic impedance for automatic harmonic suppression of micro-grid inverter. Electronic Design Engineering, 2017; 25(1):185—189

15 胡俊飞, 阮 健, 李 胜,等. 电液高频疲劳试验机的控制系统设计研究. 浙江工业大学学报, 2015; 43(1):58—61

Hu Junfei, Ruan Jian, Li Sheng, et al. Design and research on the control system of electro-hydraulic high-frequency fatigue test machine. Journal of Zhejiang University of Technology, 2015; 43(1):58—61

16 Wu D, Su L C, Wu X J, et al. An optimized control method based on dual three-level inverters for open-end winding induction motor drives. Journal of Power Electronics, 2014; 14(2):315—323

17 陈长庆, 魏 波. 网络光纤通信中的噪声干扰去除方法研究. 计算机仿真, 2016; 33(10):166—169

Chen Changqing, Wei Bo. Research on method of removing noise in network optical fiber communication. Computer Simulation, 2016; 33(10):166—169

18 韩 莹, 陈维荣, 李 奇,等. 分布式电源并网逆变器谐波抑制方法. 电力系统及其自动化学报, 2014; 26(9):1—6

Han Ying, Chen Weirong, Li Qi, et al. Harmonic suppression methods for grid-connected inverter of distributed generation. Proceedings of the CSU-EPSA, 2014; 26(9):1—6

19 刘海涛, 吕志鹏, 苏 剑,等. 具有功率精确分配能力的逆变器电压谐波分频下垂控制方法研究. 电力系统保护与控制, 2015; 43(19):9—14

Liu Haitao, Lü Zhipeng, Su Jian, et al. Inverter’s frequency dividing droop controller with accurate load sharing ability. Power System Protection and Control, 2015; 43(19):9—14

 
陶雪华,彭喜英
《科学技术与工程》 2018年第14期
《科学技术与工程》2018年第14期文献

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