专利名称：复用型逆变器直流侧电压的二次脉动的抑制器与抑制方法
技术领域：
本发明属于分布式能源单元电力电子变换器及电能质量技术领域，具体涉及一种功能复用型接口变流器直流侧电压的二次脉动的抑制器与抑制方法。
背景技术：
近年来，新能源技术取得了快速的发展。大量的分布式能源单元如风力发电、太阳能发电、燃料电池以及储能系统通过接口变流器接入了分布式电力系统之中。然而分布式电力系统中不平衡负载以及非线性装置的大量使用，产生了诸如谐波电流、负序电流、零序电流、无功电流等电能质量问题，对并网设备的安全造成危害，引起了人们的广泛关注。
近年来，越来越多研究者开始关注分布式单元接口变流器的功能复用研究，即使用分布式能源单元的网侧接口变流器进行无功补偿，不平衡电流补偿和谐波补偿，以达到充分利用已有设备，提高电网电能质量的目的。如中国专利CN 101697418 A “微网光伏发电逆变并网和谐波治理混合系统及其复合控制方法”介绍的使用三相PWM光伏接口变流器进行无功、不平衡和谐波补偿。然而，功能复用型接口变流器进行负序电流补偿时将引起的直流侧电容电压产生二次脉动。变流器进行负序电流补偿时，将会吸收二次脉动功率，该二次脉动功率流经直流侧电容后将会弓I起直流侧电容电压二次脉动，变流器直流侧电容电压的二次脉动将会造成交流输出电流的畸变，从而影响谐波补偿效果，造成新的谐波问题。在配电网静止无功发生器(D-STATC0M)应用之中，也存在上述问题。并且，在风力发电应用领域之中，直流侧电容电压二次脉动还将危害发电机的正常运行。因此，研究如何抑制功能复用型接口变流器的直流侧电容电压二次脉动具有重要的理论意义和实用价值。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，针对功能复用型接口变流器在进行负序电流补偿时引起的直流侧电容电压二次脉动的技术难题，提出了一种复用型逆变器直流侧电压的二次脉动的抑制器及抑制方法。本发明将功能复用型接口变流器因补偿负载负序电流分量所吸收的二次脉动功率，以交流侧三次谐波电流的形式释放，从而抑制直流侧电容电压二次脉动的发生；同时将变流器产生的三次谐波电流采用一组无源三次谐波滤波器进行吸收，从而解决上述技术难题。本发明具体的抑制器结构与抑制方法分别为
本发明所述的复用型逆变器直流侧电压的二次脉动的抑制器，包括直流侧单元10、功能复用型接口变流器单元20和逆变器输出滤波器单元30，其中，直流侧单元10由一个电容C_DC组成，功能复用型接口变流器单元20由六个IGBT管和六个反并联二极管组成，即第一IGBT管S1、第二 IGBT管S2、第三IGBT管S3、第四IGBT管S4、第五IGBT管S5、第六IGBT管S6、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6 ;逆变器输出滤波器单元30由电感Lf_A、电感Lf_B和电感Lf_C组成；逆变器输出滤波器单元30的一侧经功能复用型接口变流器单元20与直流侧单元10相连接，其中，逆变器输出滤波器单元30的另一侧设有无源三次谐波滤波器单元40 ;所述无源三次谐波滤波器单元40由电感L_A、电感L_B、电感L_C、电容Cl、电容C2和电容C3组成，其中电感L_A、电感L_B和电感L_C的一端连接在一起；电感L_A的另一端与电容Cl相连接，电容Cl的另一端与电感Lf_A相连接；电感L_B的另一端与电容C2相连接，电容C2的另一端与电感Lf_B相连接；电感L_C的另一端与电容C3相连接，电容C3的另一端与电感Lf_C相连接。本发明所述的复用型逆变器直流侧电压的二次脉动抑制方法，是采用本发明提出的抑制器的基础上，按如下步骤进行
1)自待测的三相电网与不平衡负载之间的电缆上取一处公共连接点(PointofCommon Coupling，PCC)，将功能复用并网逆变器的取样口 A、取样口 B和取样口 C与PCC处的三个节点，即节点A、节点B和节点C，一一连接；分别获取在PCC处的电压Vpcc_a、负载电流IlMd—a、电压Vpcc_b、负载电流IlMd B、电压Vpcc_c和负载电流Iltjad c ;测量直流侧电容C_DC两端的电压值V。DC ;测量流过逆变器输出滤波器30电感Lf_A处的电流值Iw A、电感Lf_B处的电流值Iw B和电感Lf_C处的电流值Iw c ；
2)根据测量得到的直流侧电容电压值V。DC,通过二次谐波滤波器计算出直流侧电容电压的二次电压纹波反馈值VHpple，其中使用二次谐波滤波器计算公式为
权利要求
1.复用型逆变器直流侧电压的二次脉动的抑制器，包括直流侧单元(10)、功能复用型接口变流器单元(20)和逆变器输出滤波器单元(30)，其中，直流侧单元(10)由一个电容C_DC组成，功能复用型接口变流器单元(20)由六个IGBT管和六个反并联二极管组成，即第一IGBT管S1、第二 IGBT管S2、第三IGBT管S3、第四IGBT管S4、第五IGBT管S5、第六IGBT管S6、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6 ;逆变器输出滤波器单元(30)由电感Lf_A、电感Lf_B和电感Lf_C组成；逆变器输出滤波器单元(30)的一侧经功能复用型接口变流器单元(20)与直流侧单元(10)相连接，其特征在于，逆变器输出滤波器单元(30)的另一侧设有无源三次谐波滤波器单元(40);所述无源三次谐波滤波器单元(40)由电感L_A、电感L_B、电感L_C、电容Cl、电容C2和电容C3组成，其中电感L_A、电感L_B和电感L_C的一端连接在一起；电感L_A的另一端与电容Cl相连接，电容Cl的另一端与电感Lf_B相连接；电感L2的另一端与电容C2相连接，电容C2的另一端与电感Lf_B相连接；电感L_C的另一端与电容C3相连接，电容C3的另一端与电感Lf_C相连接。
2.采用如权利要求I所述抑制器的功能复用型逆变器直流侧电压的二次脉动抑制方法，其特征在于，按如下步骤进行 1)自待测的三相电网与不平衡负载之间的电缆上取一处公共连接点，将功能复用并网逆变器的取样口 A、取样口 B和取样口 C与PCC处的三个节点，即节点A、节点B和节点C，一一连接；分别获取在PCC处的电压Vpcc_a、负载电流IlMd A、电压Vpcc_b、负载电流IlMd B、电压Vpcc_c和负载电流Iltjad。；测量直流侧电容C_DC两端的电压值V。DC ;测量流过逆变器输出滤波器(30)电感Lf_A处的电流值Iw A、电感Lf_B处的电流值Iw b和电感Lf_C处的电流值； 2)根据测量得到的直流侧电容电压值V。DC,通过二次谐波滤波器计算出直流侧电容电压的二次电压纹波反馈值VHpple ； 3)将直流侧电容电压二次纹波指令值Ref与二次电压纹波反馈值V_ple做差，得到直流侧电容电压的二次电压纹波误差值eHpple并输入二次纹波调节器； 4)由电压Vpcc_a、电压Vpcc_b、电压Vpcc_c、负载电流IlMd—A、负载电流Ilradj3和负载电流计算出功能复用型接口变流器需要吸收的二次脉动功率P2 ; 5)将二次脉动动率P2作为前馈值与所述二次纹波调节器的输出值相加后经过计算得出预计的三次谐波电流值I-。—ref ； 6)以三次谐波电流值I3ab。为指令值，以逆变器输出滤波器(30)处的电流值IwA、电流值B和电流值c为反馈值，通过输出电流控制器计算出逆变器输出电压值Vinv_Mf ；其中，输出电流控制器可以使用重复控制器或谐振控制器等传统电流控制器； 7)以所述逆变器输出电压值Vinv_Mf为调制信号，进行SPWM或者SVPWM脉宽调制，并用调制结果来驱动功能复用型接口变流器(20)的IGBT管Sp IGBT管S2、IGBT管S3、IGBT管S4, IGBT 管 S5 和 IGBT 管 S6 ； 8)功能复用型接口变流器(20)产生的三次谐波电流将被无源三次谐波滤波器(40)吸收。
全文摘要
针对现有功能复用型变流器在进行负序电流补偿时引起的直流侧电容电压二次脉动的技术难题，提出了一种复用型逆变器直流侧电压的二次脉动的抑制器及抑制方法。本发明所述抑制器，由直流侧单元、功能复用型接口变流器单元、逆变器输出滤波器单元和无源三次谐波滤波器单元组成；本发明所述抑制方法是将功能复用型接口变流器因补偿负载负序电流分量所吸收的二次脉动功率，以交流侧三次谐波电流的形式释放，从而抑制直流侧电容电压二次脉动的发生。本发明的有益效果是提供了一个能够有效抑制复用型逆变器直流侧电压的二次脉动的抑制器与抑制方法，弥补了现有技术的不足，增加了逆变器电容寿命，提高了逆变器的性能。
文档编号H02M1/14GK102983729SQ20121055936
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者张兴, 李飞, 杨淑英, 谢震, 刘淳, 刘芳 申请人:合肥工业大学