一种抑制大功率能量转换系统启动时冲击电流的方法
【专利摘要】本发明公开了一种抑制大功率能量转换系统启动时冲击电流的方法，包括初始调制度计算步骤，该步骤通过初始调制度计算模块实现，初始调制度计算模块在大功率PCS每次启动之前动态计算需要的扰动或前馈，精确控制启动时刻逆变器的输出电压，从而抑制启动冲击电流。使用本发明的方法启动大功率PCS，在启动瞬间无论是IGBT电流还是并网电抗器电流均没有冲击电流出现。
【专利说明】一种抑制大功率能量转换系统启动时冲击电流的方法
【技术领域】:
[0001 ] 本发明属于电力领域，涉及一种抑制大功率能量转换系统启动时冲击电流的方法，尤其是一种储能电站用大功率能量转换系统(PCS)启动时冲击电流抑制方法。
【背景技术】:
[0002]大功率PCS正常工作时交流电流很大，为了保证额定功率时并网电抗器上的压降不超过电网电压10%，一般并网电抗器的基波阻抗非常小，并网电抗器上非常小的压降就会造成很大的冲击电流，由于启动时刻PCS控制器输出没有达到稳态，这种冲击电流更为严重，冲击电流的存在不但对功率器件的安全造成威胁，而且对电网安全运行造成不良影响。
[0003]传统的通过调制波上施加恒定扰动或前馈的方法来抑制启动瞬间电网测并网电抗器上的冲击电流对于PMW整流器，静止无功补偿器SVG等并网变流器效果较好。然而对于PCS这种直流侧接储能电池的并网变流器，直流电压范围往往很宽，不同的直流电压需要使用不同的扰动或前馈，此外，随着电网负荷波动，实际电网电压往往有一定的波动范围，也要求对扰动或者前馈值进行调整。
[0004]现有文献中对PCS启动冲击电流的抑制措施描述较少，PCS本质上是一种并网变流器，在并网变流器的控制中，一般使用调制波上施加恒定扰动或前馈的方法来抑制启动瞬间电网测并网电抗器上的冲击电流。如文献《应用于电动汽车充电站的PWM整流器控制方法》描述了一种通过施加恒定扰动来抑制启动瞬间电网测并网电抗器上电流冲击的方法。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种抑制大功率能量转换系统启动时冲击电流的方法，采用在每次启动之前动态计算需要的扰动或前馈，通过精确控制启动时刻逆变器输出电压，达到抑制启动冲击电流的目的。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来解决的:
[0007]一种抑制大功率能量转换系统启动时冲击电流的方法，包括初始调制度计算步骤，该步骤通过初始调制度计算模块实现，初始调制度计算模块在大功率能量转换系统每次启动之前动态计算需要的扰动或前馈，精确控制启动时刻逆变器的输出电压，从而抑制启动冲击电流。
[0008]具体步骤如下:
[0009]首先，保证模拟量采样中包括采样三相交流电压和直流电压；
[0010]然后，PCS控制系统使用DSP来完成控制和运算，在软件算法中完成三相交流电压有效值和直流电压平均值的计算；
[0011]最后，DSP控制软件使用离散控制，载波频率与计算频率相同，比较器比较值在载波过零点更新，第η个周期的计算值要在第η+1个周期生效。在第η个周期判断到启动命令以后按照公式计算并更新初始调制度。[0012]PCS储能系统组成如图1所示，主要由电网、PCS、储能电池构成。PCS包括并网电抗器和逆变器，是整个储能系统的核心，通过PCS可以实现电池储能系统储能电池与交流电网之间的双向能量传递。储能电池充电时，PCS工作在整流状态，能量从电网流入储能电池；储能电池放电时，PCS工作在有源逆变状态，能量从储能电池回馈到电网。
[0013]将电压源型逆变器和储能电池看作一个整体，并考虑电网电压，PCS的原理图简化为图2，主要有三部分组成:
[0014]I)电网
[0015]2)并网电抗器
[0016]3)电压源型逆变器
[0017]并网电抗器上的电流为:
[0018]
【权利要求】
1.一种抑制大功率能量转换系统启动时冲击电流的方法，其特征在于: 包括初始调制度计算步骤，该步骤通过初始调制度计算模块实现，初始调制度计算模块在大功率能量转换系统每次启动之前动态计算需要的扰动或前馈，精确控制启动时刻逆变器的输出电压，从而抑制启动冲击电流。
2.如权利要求1所述抑制大功率能量转换系统启动时冲击电流的方法，其特征在于，按照如下步骤: 首先，保证模拟量采样中包括采样三相交流电压和直流电压； 然后，PCS控制系统使用DSP来完成控制和运算，在软件算法中完成三相交流电压有效值和直流电压平均值的计算； 最后，DSP控制软件使用离散控制，载波频率与计算频率相同，比较器比较值在载波过零点更新，第n个周期的计算值要在第n+1个周期生效；在第n个周期判断到启动命令以后按照公式计算并更新初始调制度。
3.如权利要求1所述抑制大功率能量转换系统启动时冲击电流的方法，其特征在于，按照如下步骤: 通过初始调制度计算模块计算启动时刻的初始调制度； 对于直流电压Vd。，逆变器能输出的电压为:
Vaclp = HlKVdc ； 其中Vadp为逆变器输出线电压峰值；Κ为直流电压利用率、使用SVPWM调制时为1 ;m为调制度；使用SVPWM调制度，直流电压利用率K为1，由可得初始调制度为:
【文档编号】H02M1/36GK103715715SQ201310704295
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】董晓, 李志刚, 万新航, 曹志伟 申请人:西安奥特迅电力电子技术有限公司, 深圳奥特迅电力设备股份有限公司