CN110212535B - 一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置与方法 - Google Patents
一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置与方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110212535B CN110212535B CN201910447093.5A CN201910447093A CN110212535B CN 110212535 B CN110212535 B CN 110212535B CN 201910447093 A CN201910447093 A CN 201910447093A CN 110212535 B CN110212535 B CN 110212535B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- converter
- alternating
- voltage
- compensation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 230000009123 feedback regulation Effects 0.000 claims description 6
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/02—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks using a single network for simultaneous distribution of power at different frequencies; using a single network for simultaneous distribution of ac power and of dc power
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本发明公开了一种交直流混合微电网高次谐波有源稳定装置与方法，核心为一种开关频率为100kHz的高次谐波有源稳定装置，用于补偿交直流混合微电网中的高次谐波；本发明的装置包括DC/AC变换器与DC/DC变换器，并具有两个端口：DC/AC变换器输出端连接交流母线，输出抑制交流侧高次谐波的阻尼电流；DC/DC变换器输出端连接直流母线，输出补偿直流侧高次纹波的补偿电流；同时本发明采用了基于电流前馈补偿的协调控制方法，抑制储能电容电压波动，大幅度减小了电容器的容量和尺寸。本发明公开的交直流混合微电网高次谐波有源稳定装置及方法，可以使交直流混合微电网系统更加稳定。
Description
技术领域
本发明属于微电网电能质量控制领域，更具体地，涉及一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置与方法。
背景技术
微电网作为传统大电网的重要补充，在可再生能源发电、海岛等边远地区供电、提高供电可靠性等方面具有重要的意义，近年来我国出现了大量微电网示范工程。随着微电网研究的深入，微电网中的电能质量问题也得到了越来越多人的关注。
传统的电力系统采用大功率、集中式发电，但是可再生能源发电具有资源分散的特点，更适合采用分散接入电网的方式，因此微电网中往往含有大量并网变换器。微电网中广泛应用的并网变换器使用高频开关器件和脉宽调制的方式，会产生大量的高次谐波；并且由于并网变换器中广泛使用的LCL滤波器自身存在谐振峰，也有可能威胁微电网系统的稳定性；更为重要的是，在微电网系统中，多个并网变换器连接到电网的同一公共连接点时，变换器与变换器之间、变换器与电网之间存在的谐波交互作用可能引发谐振，使系统出现过电压、过电流现象，威胁系统的安全稳定运行。
为满足现代社会对于绿色环保的要求，越来越多的分布式电源以微电网的形式接入到现代电力系统中。由于分布式电源多为直流型电源，同时越来越多的负荷需要直流电源进行供电，通过直流微网连接二者可以减少直、交变换过程中的能量损耗。但是，现有的配电网多以交流系统为主，全面重新建设直流微电网并不现实。因此，要在减少能量损耗的同时充分利用现有的交流配电网，交直流混合微电网是目前公认的可行的解决方案之一。
对于交直流混合微电网系统，需要同时解决交流系统与直流系统的稳定性问题，才能确保整个系统的稳定运行，而传统的稳定控制方法只能单独解决交流系统或直流系统的稳定问题。同时，传统大电网中的谐波、谐振问题，可以通过在母线上并联电能质量调节装置来解决，但现有的电能质量调节装置受限于开关频率与控制带宽较低，通常只能解决1kHz以内的谐波、谐振。而通常为抑制直流母线电压波动，可以采用增加直流母线电容的方式，但这种电容容值和体积必然很大，不利于直流微电网的规模扩大与应用。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置与方法，旨在解决现有的交直流混合微电网系统因无法抑制大于1kHz的高次谐波，导致稳定性差的问题。
为实现上述目的，本发明一方面提供了一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置，包括：DC/AC变换器、谐振检测模块、谐振控制器、双闭环反馈模块、DC/DC变换器、电流前馈计算模块、补偿电流计算模快和占空比计算模块；
DC/AC变换器的输出端连接交流母线，用于在双闭环反馈模块的控制下向交流母线注入阻尼电流；
谐振检测模块获取交流母线电压，用于对交流母线电压的谐波分量进行高次谐波频率的检测，输出实时的交流母线电压高次谐波角频率；
谐振控制器的输入端连接谐振检测模块的输出端，用于根据交流母线电压高次谐波角频率以及交流母线电压谐波分量，获取阻尼电流指令；
双闭环反馈模块的输入端连接谐振控制器和电流前馈计算模块的输出端，用于对DC/AC变换器的输出电流进行无静差双闭环的反馈调节；
DC/DC变换器的输出端连接直流母线，用于向直流母线注入补偿电流；
补偿电流计算模块获取直流母线电压，用于根据直流母线电压实际值与设定值之差，计算补偿电流指令；
电流前馈计算模块的输入端连接补偿电流计算模块的输出端，用于获取电流前馈指令；
占空比计算模块的输入端连接补偿电流计算模块的输出端，用于根据补偿电流指令，判断DC/DC变换器的工作模式，并计算开关器件的占空比。
优选地，DC/AC变换器包括储能电容、H桥逆变电路、LCL滤波器，依次并联连接，LCL滤波器的输出端连接至交流母线；储能电容的输入端与DC/DC变换器连接；所述的H桥逆变电路的开关频率为100kHz；
优选地，DC/DC变换器包括：中间环节电感和高频开关，所述中间环节电感一端连接于储能电容，另一端连接于高频开关，高频开关的输出端连接至直流母线；所述的高频开关的开关频率为100kHz；
优选地，储能电容为电解电容或薄膜电容，容值范围通常为几十μF到几百μF。
本发明另一方面提供了一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定方法为通过检测交流母线电压的谐振频率获取阻尼电流指令后，向交流母线注入阻尼电流；
并通过直流母线电流获取补偿电流指令后，向直流母线输入补偿电流。
优选地，阻尼电流的获取方法包括：
S1:采用数字锁相方法获取交流母线电压的相位θ，并对交流母线电压进行递归离散傅里叶变换获取交流母线电压的基波分量及其谐波分量；
S2:对交流母线电压的谐波分量进行高次谐波频率检测，获取实时交流母线电压的高次谐波角频率；
S3：根据交流母线电压的高压谐波角频率及其谐波分量，获取阻尼电流指令；
S4：对储能电容电压进行PI调节获取有功电流指令，并将电流前馈指令与有功电流指令相加更新有功电流指令；
S5：根据阻尼电流指令和更新后的有功电流指令对交流母线的输出电流进行无静差双闭环反馈调节后获取阻尼电流。
优选地，补偿电流的获取方法包括：
a、根据直流母线电压的实际值与设置值之差，计算补偿直流母线电压波动的补偿电流指令值；
b、根据补偿电流指令，判断DC/DC变换器的工作模式并计算高频开关的占空比，实现控制DC/DC变换器输出补偿电流。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
1、本发明采用高频开关，开关频率可达100kHz，控制带宽可达10kHz，可以用于控制输出1kHz～10kHz的阻尼电流或补偿电流，从而可以抑制交直流混合微电网中易出现的1kHz～10kHz的高次谐波，具体的，一方面，本发明采用自适应馅波滤波器的高次谐波频率检测环节，可以快速、实时地检测、跟踪交流母线上的高次谐波频率，能较好地解决交流母线上高次谐波多变、复杂的问题；采用谐振控制器获取阻尼电流指令，对高次谐波可起到良好的阻尼作用；另一方面，DC/DC变换器部分是基于DC/AC变换器中储能电容的电压补偿装置，通过等效电容法计算补偿电流，将直流母线上的能量波动转移到储能电容中，因此，本发明提供的交直流混合微电网高次谐波有源稳定装置及方法，使交直流混合微电网系统更加稳定。
2、本发明中中间环节电感一端连接于储能电容，另一端连接于高频开关，高频开关的输出端连接至直流母线；与传统直接在直流母线上并联大容量电容相比，由于储能电容的电压具有较宽的调节范围，而且对电压波纹值没有严格限制，因此，可很大程度上减小储能电容的容值。同时本发明提出一种基于电流前馈补偿的协调控制，可有效抑制储能电容的电压波动，可进一步减小电容器的容量和尺寸。
3、本发明中的高频开关可采用碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体材料，高频开关的损耗会明显降低，装置的体积和重量会明显减小，使其更加便利。
附图说明
图1是本发明提供的高次谐波快速有源稳定装置在交直流混合微电网中的位置示意图；
图2是本发明提供的高次谐波快速有源稳定装置的主电路结构示意图；
图3是本发明提供的高次谐波快速有源稳定装置的控制方法示意图；
图4是本发明提供的谐振检测模块的控制框图；
图5是本发明提供的占空比计算模块的控制框图；
图6是本发明提供的交直流混合微电网高次谐波快速有源稳定方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置与方法，交直流混合微电网高次谐波有源稳定装置中高频开关的频率为100kHz的电能质量调节装置，可实时检测解决微电网交流系统中谐振的发生与直流系统中电压波动的发生，一旦系统不稳定，通过控制交直流混合微电网高次谐波有源稳定装置向微电网中注入相应的阻尼电流或补偿电流，可有效抑制交直流混合微电网中1kHz至10kHz的高次谐波。
需特别指明，传统电力电子装置的开关频率通常在10kHz左右，而本发明交直流混合微电网高次谐波有源稳定装置中高频开关的开关频率可达100kHz，因此，本发明相比于现有技术，提供了一种交直流混合微电网高次谐波快速有源稳定装置与方法。
图1为高次谐波快速有源稳定装置在交直流混合微电网中的安装位置示意图，交直流混合微电网中大量分布式电源通过并网变换器连接至交流母线或直流母线，交流母线与电网通过电力传输线路相连，交直流有源稳定器的DC/AC变换器连接在交流母线上，DC/DC变换器连接在直流母线上，用于维持微电网系统的稳定。
本发明提供了一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置，包括：DC/AC变换器、谐振检测模块、谐振控制器、双闭环反馈模块、DC/DC变换器、电流前馈计算模块、补偿电流计算模块和占空比计算模块；
DC/AC变换器的输出端连接交流母线，并在双闭环反馈模块的控制下向交流母线注入阻尼电流；
谐振检测模块获取交流母线电压，用于对交流母线电压的谐波分量进行高次谐波频率的检测，输出实时的交流母线电压高次谐波角频率；
谐振控制器的输入端连接谐振检测模块的输出端，用于根据交流母线电压高次谐波角频率以及交流母线电压谐波分量，获取阻尼电流指令；
双闭环反馈模块的输入端连接谐振控制器和电流前馈计算模块的输出端，用于对DC/AC变换器的输出电流进行无静差双闭环的反馈调节；
DC/DC变换器的输出端连接直流母线，并向直流母线注入补偿电流；
补偿电流计算模块获取直流母线电压，用于根据直流母线电压实际值与设定值之差，计算补偿电流指令；
电流前馈计算模块的输入端连接补偿电流计算模块的输出端，用于获取电流前馈指令；
占空比计算模块的输入端连接补偿电流计算模块的输出端，用于根据补偿电流指令，判断DC/DC变换器的工作模式，并计算开关器件的占空比。
图2是本发明提供的高次谐波快速有源稳定装置的主电路结构示意图，DC/AC变换器包括储能电容、H桥逆变电路、LCL滤波器，依次并联连接，LCL滤波器的输出端连接至交流母线；储能电容的输入端与DC/DC变换器连接；DC/DC变换器包括：中间环节电感和高频开关，所述中间环节电感一端连接于储能电容，另一端连接于高频开关，高频开关的输出端连接至直流母线；其中，储能电容为电解电容或薄膜电容，容值范围通常为几十μF到几百μF；
图3是本发明提供的高次谐波快速有源稳定方法的示意图，从图3可知，交直流混合微电网的高次谐波快速有源稳定方法为通过检测交流母线电压的谐振频率获取阻尼电流指令后，向交流母线注入阻尼电流；
并通过直流母线电流获取补偿电流指令后，向直流母线输入补偿电流。
具体地，阻尼电流的获取方法包括：
S1:采用数字锁相方法PLL获取交流母线电压的相位θ，并对交流母线电压进行递归离散傅里叶变换获取交流母线电压的基波分量vac,f及其谐波分量vac,h；
S2:对交流母线电压的谐波分量vac,h进行高次谐波频率检测，获取实时交流母线电压的高次谐波角频率ωr；
S3：根据交流母线电压的高压谐波角频率ωr及其谐波分量vac,h，获取阻尼电流指令
S4：对储能电容电压vm进行PI调节获取有功电流指令
并将电流前馈指令
与有功电流指令
相加更新有功电流指令
S5：根据阻尼电流指令
和更新后的有功电流指令
对DC/AC变换器的输出电流进行无静差双闭环反馈调节后获取阻尼电流。
具体地，如图4为基于自适应陷波滤波器的高次谐波频率检测环节的控制框图，S2中对交流母线电压的谐波分量vac,h进行高次谐波频率检测，可以用以下微分方程组表示：
其中，vac,h为高次谐波检测环节的输入，即交流母线电压的谐波分量；ωr表示高次谐波角频率的估计值；x′与x″分别为x对时间t的一阶导数和二阶导数；x′表示检测出的高次谐波信号；e表示输入信号与检测出的高次谐波信号之间的误差信号；k，γ为常系数；图4中q为输入信号的正交信号；
误差信号e相对于输入信号vac,h的传递函数如下：
获得误差信号的相位为：
其中，ωr为高次谐波角频率的估计值；ω为高次谐波角频率的实际值；
正交信号q相对于输入信号vac,h的传递函数为：
正交信号的相位为：
其中，ωr表示高次谐波角频率的估计值，ω表示高次谐波角频率的实际值；
当高次谐波角频率实际值ω低于高次谐波角频率估计值ωr时，误差信号e和正交信号q相位相同，估计值的求导ωr'小于0，估计值ωr将趋近于实际值ω；当高次谐波角频率实际值ω高于高次谐波角频率估计值ωr时，误差信号e和正交信号q相位相反，估计值的求导ωr'大于0，估计值ωr将趋近于实际值ω，最后高次谐波角频率估计值ωr将与高次谐波角频率实际值ω相匹配，即实现对输入信号频率的检测。
S3中根据交流母线电压的高压谐波角频率ωr及其谐波分量vac,h，通过谐振控制器获取获取阻尼电流指令
其中，谐振控制器的传递函数为：
其中，Rd为参考阻尼电阻，ωr表示高次谐波角频率，ωc表示谐振控制器带宽；
S4具体包括如下步骤：
S4.1采用电流前馈补偿的协调控制方法，根据公式
计算电流前馈指令
其中，Vdc为直流母线电压，Ed为dq坐标系下交流母线电压的d轴分量；
S4.2对储能电容电压vm进行PI调节获取有功电流指令
S4.3将电流前馈指令
与有功电流指令
相加更新有功电流指令
S5具体包括如下步骤：
S5.1根据阻尼电流指令
反馈电流iL和更新后的有功电流指令
获取误差电流；
S5.2将误差电流进行电流内环无静差控制，获取调制信号
其中，电流内环无静差控制方式与不同坐标系有关，若误差电流在dq同步旋转坐标系下，则采用比例积分加重复(PI+RC)的控制器，若在静止坐标系下，则采用比例谐振(PR)的控制器；
S5.3将调制信号
与100kHz的高频载波信号进行比较获取PWM开关信号；
S5.4根据PWM开关信号控制H桥逆变电路中开关管的通断，实现DC/AC变换器向交流母线注入阻尼电流。
具体地，补偿电流的获取方法包括：
a、根据直流母线电压的实际值与设置值之差，获取直流母线电压波动量vr，并计算补偿直流母线电压波动的补偿电流指令值i*；
b、根据补偿电流指令i*，判断DC/DC变换器的工作模式并计算高频开关的占空比；
c、根据计算出的占空比，获得PWM开关信号并控制高频开关的通断，实现DC/DC变换器向直流母线注入补偿电流。
步骤a中补偿电流指令值的计算为：采用“等效电容法”，即公式
计算用于补偿直流母线电压波动的补偿电流指令值i*；
其中，Ce为DC/DC变换器等效电容；
步骤b中判断DC/DC变换器工作模式的具体方法为：
设定电流从直流母线流向DC/DC变换器为正；
若补偿电流指令值i*大于0，高频开关T2保持关断状态，控制高频开关T1的通断，则DC/DC换变器的工作模式为Buck状态，储能电容吸收能量；
令工作在Buck状态下的DC/DC换变器中的电感电流处于电流断流模式DCM，
当第一高频开关T1导通，电感电流上升斜率为：
经过导通时间Ton后，电感电流的增量为：
因为电感电流只有在T1导通时与DC/DC变换器的输出电流相等，T1关断时装置输出电流为0，因此，T1导通时的电感电流在一个开关周期Ts的平均值应与补偿电流指令值i*相等，即：
高频开关T1占空比D1的计算公式为：
推导出高频开关T1的占空比
若补偿电流指令值i*小于0，高频开关T1保持关断状态，控制高频开关T2，则DC/DC变换器的工作模式为Boost状态，储能电容释放能量；
令工作在Boost状态下的DC/DC换变器中的电感电流处于电流断流模式DCM，
当高频开关T2导通时，电感电流上升斜率为：
当高频开关T2关断时，电感电流下降斜率为：
经过导通时间Ton后，电感电流的增量为：
高频开关T2关断时电感电流的减少量为
因为电感电流只有在T2关断、T1导通时时与DC/DC变换器的输出电流相等，T2导通时装置输出电流为0，因此，T2关断、T1导通时的电感电流在一个开关周期Ts的平均值应与补偿电流指令值i*相等，即：
其中，Toff表示T2关断、T1导通的时间；
高频开关T2占空比的计算公式为：
Ton与Toff有如下关系式：
Kd1Ton＝-Kd2Toff
推导出高频开关的占空比为
因此，如图5所示，步骤b中计算高频开关T1、高频开关T2的占空比的方法为：
通过公式
计算高频开关T1的占空比；
通过公式
计算高频开关T2的占空比；
其中，fs为开关频率，Lm为中间LC环节的电感值，Vdc为直流母线电压，Vm为储能电容电压。
图6为交直流混合微电网高次谐波快速有源稳定方法的实现流程图，具体包括下述步骤：
交流部分：
S1：实时进行AD转换，获取交流母线电压瞬时值vac和交流端输出电流瞬时值iL；
S2：通过数字锁相环节PLL获取所述交流母线电压的相位θ；
S3：对交流母线电压瞬时值vac进行递归离散傅里叶变换，获得交流母线电压基波分量vac,f及其谐波分量vac,h；使用基于自适应陷波滤波器的高次谐波频率检测环节，获得交流母线电压高次谐波角频率ωr；
S4：使用谐振控制器，获得阻尼电流指令
谐振控制器的传递函数可表示为：
式中，Rd表示参考阻尼电阻，ωr表示高次谐波角频率，ωc表示谐振控制器带宽。
S5：由输出电流瞬时值获得反馈电流iL；对储能电容电压瞬时值vm进行比例积分(PI)获得有功电流
根据
-iL与
获得误差电流
三相误差电流
在dq坐标系中，可以用指令信号
表示：
S6：在dq坐标系中，对信号
进行PI+RC控制，得到dq坐标系下的参考调制信号
进行dq反变换得到参考调制信号
其与100kHz的高频载波信号进行比较，根据空间矢量脉冲宽度调制原理产生SVPWM信号以控制开关管的通断，从而使交直流有源稳定器的DC/AC变换器向交流母线注入与指令电流波形相同的输出电流iL。
直流部分：
S1：实时进行AD转换，获取直流母线电压瞬时值vdc；
S2：通过直流母线电压实际值减去其设定值，获取直流母线电压波动量vr；
S3：根据“等效电容法”计算出补偿电流指令i*；
S4：根据补偿电流指令值i*，即DC/DC变换器的参考输出电流，判断交直流有源稳定器DC/DC变换器的工作模式；
S6：计算开关器件T1、T2的占空比，并根据计算出的占空比，获得PWM开关信号并控制开关管的通断，从而使交直流有源稳定器的DC/DC变换器向直流母线注入所需的补偿电流。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置的高次谐波有源稳定方法，其特征在于，所述高次谐波有源稳定装置包括：DC/AC变换器、谐振检测模块、谐振控制器、双闭环反馈模块、DC/DC变换器、电流前馈计算模块、补偿电流计算模块和占空比计算模块；
所述DC/AC变换器的输出端连接交流母线，用于在双闭环反馈模块的控制下向交流母线注入阻尼电流；所述谐振检测模块获取交流母线电压，用于对交流母线电压的谐波分量进行高次谐波频率的检测，输出实时的交流母线电压高次谐波角频率；所述谐振控制器的输入端连接谐振检测模块的输出端，用于根据交流母线电压高次谐波角频率及交流母线电压谐波分量，获取阻尼电流指令；所述双闭环反馈模块的输入端连接谐振控制器和电流前馈计算模块的输出端，用于对DC/AC变换器的输出电流进行无静差双闭环的反馈调节；所述DC/AC变换器包括储能电容、H桥逆变电路、LCL滤波器，依次并联连接，LCL滤波器的输出端连接至交流母线；储能电容的输入端与DC/DC变换器连接；所述的H桥逆变电路的开关频率为100kHz；
所述DC/DC变换器的输出端连接直流母线，用于向直流母线注入补偿电流；所述补偿电流计算模块获取直流母线电压，用于计算补偿电流指令；所述电流前馈计算模块的输入端连接补偿电流计算模块的输出端，用于获取电流前馈指令；所述占空比计算模块的输入端连接补偿电流计算模块的输出端，用于判断DC/DC变换器的工作模式，并计算开关器件的占空比；所述DC/DC变换器包括：中间环节电感和高频开关，所述中间环节电感一端连接于储能电容，另一端连接于高频开关，高频开关的输出端连接至直流母线；所述的高频开关的开关频率为100kHz；
所述高次谐波有源稳定方法包括：通过检测交流母线电压的谐振频率获取阻尼电流指令后，向交流母线注入阻尼电流；并通过直流母线电流获取补偿电流指令后，向直流母线注入补偿电流；其中，
所述阻尼电流的获取方法包括：
S1：采用数字锁相方法获取交流母线电压的相位θ，并对交流母线电压进行递归离散傅里叶变换获取交流母线电压的基波分量及其谐波分量；
S2：对交流母线电压的谐波分量进行高次谐波频率检测，获取实时交流母线电压的高次谐波角频率；
S3：根据交流母线电压的高压谐波角频率及其谐波分量，获取阻尼电流指令；
S4：对储能电容电压进行PI调节获取有功电流指令，并将电流前馈指令与有功电流指令相加更新有功电流指令；
S4具体包括如下步骤：
S4.1采用电流前馈补偿的协调控制方法，根据公式
计算电流前馈指令
其中，Vdc为直流母线电压，Ed为dq坐标系下交流母线电压的d轴分量；i*为补偿电流指令值；
S4.2对储能电容电压vm进行PI调节获取有功电流指令
S4.3将电流前馈指令
与有功电流指令
相加更新有功电流指令
S5：根据阻尼电流指令和有功电流指令对DC/AC变换器的输出电流进行无静差双闭环反馈调节后获取阻尼电流；
所述补偿电流的获取方法包括：
a、根据直流母线电压的实际值与设置值之差，计算补偿直流母线电压波动的补偿电流指令值；
b、根据补偿电流指令计算高频开关的占空比，控制DC/DC变换器输出补偿电流。
2.如权利要求1所述的高次谐波有源稳定方法，其特征在于，所述储能电容为电解电容或薄膜电容。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910447093.5A CN110212535B (zh) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910447093.5A CN110212535B (zh) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置与方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110212535A CN110212535A (zh) | 2019-09-06 |
| CN110212535B true CN110212535B (zh) | 2021-06-29 |
Family
ID=67788886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910447093.5A Active CN110212535B (zh) | 2019-05-27 | 2019-05-27 | 一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置与方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110212535B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112787496B (zh) * | 2019-11-07 | 2021-12-31 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 变频控制器及其控制方法和变频电器 |
| CN111521870B (zh) * | 2020-06-01 | 2022-10-21 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 并网变流设备的谐振频率辨识方法、装置、设备及介质 |
| CN111697679B (zh) * | 2020-07-17 | 2023-04-07 | 东莞理工学院 | 一种混合储能系统的无静差控制方法 |
| CN111900755B (zh) * | 2020-08-07 | 2023-03-07 | 哈尔滨工业大学 | 双向ac/dc变换器的功率控制与电流谐波补偿方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203071836U (zh) * | 2013-01-22 | 2013-07-17 | 湖南天佳电子技术有限公司 | 一种混合微电网系统及其交直流耦合器 |
| CN104795981A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-07-22 | 山东大学 | 直流并网运行的混合微网双向变换器电流纹波有源抑制方法 |
| CN104821706A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-08-05 | 国家电网公司 | 一种多台lcl型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案 |
| CN106229971A (zh) * | 2016-08-14 | 2016-12-14 | 华北电力大学（保定） | 外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统及抑制方法 |
| WO2017030228A1 (ko) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | 인천대학교 산학협력단 | Btb 컨버터 기반 다수 마이크로그리드의 멀티 주파수 제어 시스템 및 방법 |
| CN108023352A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-11 | 国网宁夏电力有限公司经济技术研究院 | 抑制分布式发电谐振的电网高频阻抗重塑装置及方法 |
-
2019
- 2019-05-27 CN CN201910447093.5A patent/CN110212535B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203071836U (zh) * | 2013-01-22 | 2013-07-17 | 湖南天佳电子技术有限公司 | 一种混合微电网系统及其交直流耦合器 |
| CN104821706A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-08-05 | 国家电网公司 | 一种多台lcl型逆变器谐振耦合的有源阻尼方案 |
| CN104795981A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-07-22 | 山东大学 | 直流并网运行的混合微网双向变换器电流纹波有源抑制方法 |
| WO2017030228A1 (ko) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | 인천대학교 산학협력단 | Btb 컨버터 기반 다수 마이크로그리드의 멀티 주파수 제어 시스템 및 방법 |
| CN106229971A (zh) * | 2016-08-14 | 2016-12-14 | 华北电力大学（保定） | 外部集中式分布式光伏发电集群谐振抑制系统及抑制方法 |
| CN108023352A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-11 | 国网宁夏电力有限公司经济技术研究院 | 抑制分布式发电谐振的电网高频阻抗重塑装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 直流微电网母线电压波动分类及抑制方法综述;王成山等;《中国电机工程学报》;20170105;第37卷(第1期);第9页左栏第4段-第10页左栏第2段，图16-17 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110212535A (zh) | 2019-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110212535B (zh) | 一种交直流混合微电网的高次谐波有源稳定装置与方法 | |
| Huka et al. | A comprehensive LVRT strategy of two-stage photovoltaic systems under balanced and unbalanced faults | |
| CN106655199B (zh) | 一种提高电压稳定性的vsc-hvdc功率控制方法 | |
| CN108574302A (zh) | 基于前馈补偿和虚拟阻抗的并网控制方法 | |
| CN107204630B (zh) | 兼具快速动态响应的海岛npc型电源高精度控制方法 | |
| Wang et al. | An improved harmonic suppression control strategy for the hybrid microgrid bidirectional AC/DC converter | |
| Moon | Predictive current control of distribution static compensator for reactive power compensation | |
| CN116260348B (zh) | 一种基于mmc的大容量电解制氢混合整流器及控制方法 | |
| CN114123203B (zh) | 一种交流电网电压不平衡时直流母线电压纹波抑制策略 | |
| CN113904575A (zh) | 精准脉冲电荷控制型电源系统及其控制方法 | |
| CN111934305B (zh) | 基于电压解耦控制的配电网单相接地故障柔性消弧方法 | |
| CN111030131B (zh) | 基于负序虚拟阻抗的mmc-statcom环流抑制装置 | |
| CN115276433B (zh) | 一种制氢变流器 | |
| CN114696630B (zh) | 一种自举式补偿的三端口变流器及其控制方法与系统 | |
| CN106877333B (zh) | 具备主动补偿能力的pwm整流器及其控制方法 | |
| CN113612262B (zh) | 一种抑制直流侧低频振荡的方法及系统 | |
| Mobarrez et al. | A Control Method for THD Minimization in High Power Density Vienna-type Rectifier | |
| CN115441732A (zh) | 一种多端口直流变换器及其控制方法 | |
| KR20220157412A (ko) | 광전지 에너지 소스용 전력 변환기 | |
| Suresh | Grid Connected Three Level T-Type Inverter Based APF for Smart Grid Applications | |
| Wu et al. | Single-phase cascaded H-bridge multilevel active power filters in ac electric railway systems | |
| Fang et al. | A novel ZCZ-filtered single-phase half-bridge distributed static compensator with DC-link filter capacitors and reduced passive component parameters | |
| CN113890032B (zh) | 用于台区电能质量治理的电力电子变压器控制方法及系统 | |
| Zhang et al. | Multi-loop Feedback Analysis of Distributed Power Inverters in Microgrids | |
| CN116707313B (zh) | 一种单相ac-dc变换器综合协调控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221130 Address after: No.1037 Luoyu Road, Hongshan District, Wuhan City, Hubei Province 430000 Patentee after: HUAZHONG University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Patentee after: Hubei Chasri New Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 430074 Hubei Province, Wuhan city Hongshan District Luoyu Road No. 1037 Patentee before: HUAZHONG University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Patentee before: HUBEI SURPASS SUN ELECTRIC Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No.1037 Luoyu Road, Hongshan District, Wuhan City, Hubei Province 430000 Patentee after: HUAZHONG University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Patentee after: Borg Warner New Energy (Xiangyang) Co.,Ltd. Address before: No.1037 Luoyu Road, Hongshan District, Wuhan City, Hubei Province 430000 Patentee before: HUAZHONG University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Patentee before: Hubei Chasri New Energy Technology Co.,Ltd. |