CN105356732A - 一种变流器系统及抑制谐振的方法 - Google Patents

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杨宝生
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Abstract

本发明涉及抑制谐振领域，公开了一种变流器系统，包括单个变流器或多个并联设置的变流器，以及与所述变流器一一对应的谐振抑制装置，所述谐振抑制装置与所述变流器的输出端连接，所述谐振抑制装置用于吸收变流器输出电流的谐振频率次谐波，本发明还公开了一种变流器系统中抑制谐振的方法。本发明的变流器系统利用谐振抑制装置可对单台变流器或多台变流器并联系统所产生的系统谐振现象进行有效抑制，提高系统稳定裕度，从而保证单台变流器或多变流器并网系统安全稳定运行。<!-- 2 -->

Description

一种变流器系统及抑制谐振的方法
技术领域
本发明涉及抑制谐振领域，尤其涉及一种变流器系统及抑制谐振的方法。
背景技术
变流器并联接于电网的母线或公共联接点时，若电网的内阻抗不为零时，各变流器之间会发生交互影响，导致变流器的输出性能下降，严重时将导致系统不稳定。基于LCL型滤波器的多并网变流器系统，由于LCL滤波器本身特性和变流器之间的交互影响，使得多并网变流器系统存在多个谐振点，对电网安全稳定运行造成了严重威胁。然而目前大多数研究聚焦在单台变流器的谐振抑制措施上，对于多并网变流器系统的谐振抑制方法还缺乏研究。
由于变流器应用规模的不断扩大，在同一系统中并联的的台数逐渐增加，使得并联系统的稳定性受到严重影响，尤其在弱电网环境下，及易引起多台并联系统的谐振。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是：提供一种变流器系统，利用谐振抑制装置可对单台变流器或多台变流器并联系统所产生的系统谐振现象进行有效抑制，提高系统稳定裕度，从而保证单台变流器或多变流器并网系统安全稳定运行。
为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供了一种变流器系统，包括单个变流器或多个并联设置的变流器，所述变流器系统还包括与所述变流器一一对应的谐振抑制装置，所述谐振抑制装置与所述变流器的输出端连接，所述谐振抑制装置用于吸收变流器输出电流的谐振频率次谐波。
优选地，所述谐振抑制装置包括三个陷波器，每个陷波器包括串联设置的电阻、电感和电容，所述谐振抑制装置的电阻、电感和电容的参数值为根据多个变流器的公共耦合点的电流谐振频率进行配置。
具体地，所述谐振抑制装置的等效阻抗为其中，ωr为谐振角频率，R、L和C分别为谐振抑制装置的总电阻、电感和电容值，在所述多个变流器的公共耦合点的电流谐振频率段，所述谐振抑制装置的等效阻抗值Z的电抗值接近为0。
具体地，所述三个陷波器的一端相互连接，另一端分别与变流器的输出端连接。
具体地，所述变流器为三相逆变器，所述变流器内还设置有LCL滤波电路。
优选地，所述谐振抑制装置中的电感为可调电感器，所述电容为可调电容器。
可选地，所述谐振抑制装置安装在变流器内部。
本发明还提供了一种变流器系统中抑制谐振的方法，采用在变流器的输出端连接谐振抑制装置，设置所述谐振抑制装置对变流器输出电流的谐振频率段谐波构成低阻抗通道。
进一步地，所述谐振抑制装置包括三个陷波器，所述设置谐振抑制装置，包括以下步骤：根据变流器输出电流的谐振频率测量值，配置谐振抑制装置的三个陷波器的参数。
进一步地，所述配置谐振抑制装置的三个陷波器的参数，包括以下步骤：配置所述谐振抑制装置的电感值和电容值，使所述谐振抑制装置的等效阻抗值Z的电抗值接近为0。
本发明提出的一种在变流器系统中抑制谐振的装置，主要由无源陷波器构成，根据并联系统谐振频率对各元器件参数进行配置，使其在系统谐振频率段以阻性为主，增加变流器输出阻抗。本装置完全由无源器件构成，可靠性高，可直接安装在变流器内部，方便易行。对于单台变流器或多台变流器并联系统稳定可靠运行具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明实施例提供的谐振抑制装置的原理图；
图2为本发明实施例提供的变流器系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的变流器系统中的一台变流器输出的电流波形；
图4为本发明实施例提供的谐振电流的傅立叶分解分析图；
图5为本发明实施例提供的谐振抑制装置的输出特性曲线图；
图6为本发明提出的谐振抑制装置投入前后的变流器输出电流波形对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：图2是本发明实施例提供的变流器系统的结构示意图，从图中可以看出，本实施例提供的变流器系统包括多个并联设置的变流器及与所述变流器一一对应的谐振抑制装置，所述谐振抑制装置与所述变流器的输出端连接，所述谐振抑制装置用于吸收变流器输出电流的谐振频率次谐波。
优选地，所述谐振抑制装置由三个无源陷波器构成，根据系统谐振频率进行配置，使所述谐振抑制装置在谐振频率段以阻性为主，增加变流器在谐振频率处的阻尼特性，图1为本发明实施例提供的谐振抑制装置的原理图，由图1可以看出，所述谐振抑制装置包括三个陷波器，每个陷波器包括串联设置的电阻、电感和电容，所述谐振抑制装置的电阻、电感和电容的参数值为根据多个变流器的公共耦合点的电流谐振频率进行配置。
具体地，所述谐振抑制装置的等效阻抗为其中，ωr为谐振角频率，R、L和C分别为谐振抑制装置的总电阻、电感和电容值，在所述多个变流器的公共耦合点的电流谐振频率段，所述谐振抑制装置的等效阻抗值Z的电抗值接近为0。利用LC电路的谐振特性，则可对特征次谐波进行分离。在谐振点处，Z＝R，因R往往较小，对特征次谐波构成了低阻抗通道，故该特征次谐波将大部分流入谐振抑制装置，而对于其他次谐波，谐振抑制装置分流较少，从而起到了抑制特征次谐波的目的。
本发明的具体实施过程：在多变流器并联系统中，如图2所示，在PCC点(公共耦合点)用示波器或电能质量分析仪等仪器测量三相交流电流波形，并获取电流谐振频率，并根据谐振频率合理配置谐振抑制装置，使其在谐振频率段以阻性为主。变流器输出电流谐振频率次谐波被谐振抑制装置吸收，整机在谐振频率段处呈高阻尼状态。
具体地，所述三个陷波器的一端相互连接，另一端分别与变流器的输出端连接。
具体地，所述变流器为三相逆变器，所述变流器内还设置有LCL滤波电路。
优选地，所述谐振抑制装置中的电感为可调电感器，所述电容为可调电容器。
可选地，所述谐振抑制装置安装在变流器内部。
为了说明以上装置的正确性和可行性，基于Multisim进行了仿真分析。由6台500kW变流器构成多变流器并联系统，Lg为PCC点到电网的等效感抗，忽略实际线路中的寄生电阻和寄生电容。图3为未投入谐振抑制装置时PCC点处A相电流波形，可以看出并联系统已出现谐振现象，并网电能质量恶劣。利用傅立叶分析可以读出谐振点频率为1.25kHz，如图4所示，以此频率配置谐振抑制装置，使谐振抑制装置在1.25kHz附近呈低阻态，吸收变流器输出电流中的谐振分量。
图5为本发明提出的谐振抑制装置输出特性波特图，从图中可以明显看出，在1.25kHz即并联系统谐振频率段，输出呈高衰减状态，故在经过谐振抑制装置后，交流电流中原谐振频率段谐波已完全滤除，从而保证了对并联系统谐振现象有效的抑制。
在某一时刻将谐振抑制装置投入，图6为6台变流器并联系统在谐振抑制装置投入前后，PCC点处A相电流波形。可以看出，当谐振抑制装置投入后，并网电流谐振现象迅速得到了有效抑制，有力保证了多台变流器并联系统稳定可靠运行。
实施例2：与实施例1不同的是，本发明实施例提供一种单机变流器系统，包括一台变流器及一个谐振抑制装置，所述谐振抑制装置与所述变流器的输出端连接，所述谐振抑制装置用于吸收变流器输出电流的谐振频率次谐波。
优选地，所述谐振抑制装置由三个无源陷波器构成，根据系统谐振频率进行配置，使所述谐振抑制装置在谐振频率段以阻性为主，增加变流器在谐振频率处的阻尼特性，图1为本发明实施例提供的谐振抑制装置的原理图，每个陷波器包括串联设置的电阻、电感和电容，所述谐振抑制装置的电阻、电感和电容的参数值为根据所述变流器的输出电流的谐振频率进行配置，保证单台变流器的稳定输出，提高单台变流器的输出性能，其余特征与实施例1相同，在此不多赘述。
实施例3：本发明还提供了一种变流器系统中抑制谐振的方法，采用在变流器的输出端连接谐振抑制装置，设置所述谐振抑制装置对变流器输出电流的谐振频率段谐波构成低阻抗通道。
进一步地，所述配置谐振抑制装置包括三个陷波器，所述设置谐振抑制装置，包括以下步骤：根据变流器输出电流的谐振频率测量值，配置谐振抑制装置的三个陷波器的参数。
进一步地，所述配置谐振抑制装置的三个陷波器的参数，包括以下步骤：配置所述谐振抑制装置的电感值和电容值，使所述谐振抑制装置的等效阻抗值Z的电抗值接近为0。
本发明的变流器系统利用谐振抑制装置可对单台变流器或多台变流器并联系统所产生的系统谐振现象进行有效抑制，提高系统稳定裕度，从而保证单台变流器或多变流器并网系统安全稳定运行。
以上所揭露的仅为本发明的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种变流器系统，其特征在于，包括单个变流器或多个并联设置的变流器，所述变流器系统还包括与所述变流器一一对应的谐振抑制装置，所述谐振抑制装置与所述变流器的输出端连接，所述谐振抑制装置用于吸收变流器输出电流的谐振频率次谐波。
2.根据权利要求1所述的变流器系统，其特征在于，所述谐振抑制装置包括三个陷波器，每个陷波器包括串联设置的电阻、电感和电容，所述谐振抑制装置的电阻、电感和电容的参数值为根据多个变流器的公共耦合点的电流谐振频率进行配置。
3.根据权利要求2所述的变流器系统，其特征在于，所述谐振抑制装置的等效阻抗为其中，ωr为谐振角频率，R、L和C分别为谐振抑制装置的总电阻、电感和电容值，在所述多个变流器的公共耦合点的电流谐振频率段，所述谐振抑制装置的等效阻抗值Z的电抗值接近为0。
4.根据权利要求2所述的变流器系统，其特征在于，所述三个陷波器的一端相互连接，另一端分别与变流器的输出端连接。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的变流器系统，其特征在于，所述变流器为三相逆变器，所述变流器内还设置有LCL滤波电路。
6.根据权利要求2、3或4所述的变流器系统，其特征在于，所述谐振抑制装置中的电感为可调电感器，所述电容为可调电容器。
7.根据权利要求5所述的变流器系统，其特征在于，所述谐振抑制装置安装在变流器内部。
8.一种变流器系统中抑制谐振的方法，其特征在于，采用在变流器的输出端连接谐振抑制装置，设置所述谐振抑制装置对变流器输出电流的谐振频率段谐波构成低阻抗通道。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述谐振抑制装置包括三个陷波器，所述设置谐振抑制装置，进一步包括根据变流器输出电流的谐振频率测量值，配置谐振抑制装置的三个陷波器的参数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述配置谐振抑制装置的三个陷波器的参数，进一步包括，配置所述谐振抑制装置的电感值和电容值，使所述谐振抑制装置的等效阻抗值Z的电抗值接近为0。
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