[发明专利]一种改善电能质量新方法

说明书

本发明公开一种改善电能质量新方法，其特征在于该方法在三相不平衡电压经序分量分解后，由瞬时功率可推导其对并网逆变器直流侧二倍频波动量的影响，结合开关函数的傅里叶表达式，分析逆变器交直流侧交互影响机理，同时经过数学推导得出公共并网点的谐波特性。基于此谐波特性，建立由有源滤波器和无源滤波器组成的混合电力滤波器(HPF)，达到改善并网电能质量的目的。本发明的改善电能质量新方法，在提高电网电压三相不平衡时并网系统的电能质量方面具有优越性。有实验就过可知，本发明对电网进行治理后，偶次谐波几乎为零，而奇次谐波中超过18次的部分，其有效值也可以忽略不计。

技术领域

本发明属于改善电能质量领域，尤其涉及一种改善三相不平衡下逆变器并网系统电能质量的新方法。

背景技术

环境考验日益严峻，可再生能源发电成为日后能源革命的必由之路。并网系统中能源的不稳定性、电力电子器件的非线性、电网谐波及电网电压不平衡等异常运行，都将对用户用电的电能质量造成不利影响，轻则缩短电器使用寿命，重则发生事故，造成人员损伤。电网电压不平衡是常见的一种电网不理想运行条件，此时并网系统受其影响，会导致输出功率和直流电压产生波动，并使其端电流出现显著谐波畸变。为此，GB /T 20046-2006和IEEE Std．929-2000 等标准均对并网点电流的总谐波畸变率和各次谐波含有率进行限制，以保证用电安全。明确逆变器、系统阻抗、电网异常之间的复杂交互关系，对于规范标准、保证质量具有重要意义。

有的学者采用桥臂平均法与对称分量法分析电压不平衡时占空比函数与三相输出电压、电流之间的关系，但该分析方法只适用于三相四桥臂系统。为使不平衡度与并网电压、电流之间形成联系。通过功率波动推导电网电压三相不平衡下并网点电流谐波含量，但忽略了开关函数对谐波的作用。还有的提出三种改善电网电压三相不平衡的方法，方案操作简单，但未对三相不平衡产生的谐波成分加以考虑。而通过改善控制方案，采用HPF 滤波器，滤除 LCL 下的谐波成分，但未进一步研究对于传统的 LCL 滤波法和有源电力滤波器( APF) 的使用和优化。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供了一种改善电能质量新方法，该方法在三相不平衡电压经序分量分解后，由瞬时功率可推导其对并网逆变器直流侧二倍频波动量的影响，结合开关函数的傅里叶表达式，分析逆变器交直流侧交互影响机理，同时经过数学推导得出公共并网点的谐波特性。基于此谐波特性，建立由有源滤波器和无源滤波器组成的混合电力滤波器( HPF) ，达到改善并网电能质量的目的。

本发明采用的技术方案是，一种改善电能质量新方法，包括电网电压三相不平衡并网模型、混合滤波器、基于开关函数的交直流变换。

所述电网电压三相不平衡并网模型，由直流供电网络，由直流供电网络、换流器、LCL滤波器和交流电网组成。直流侧电压源与直流滤波电容器C₁、C₂。

换流器，S1～S6为两电平电压源换流器的六个桥臂。LCL滤波器由两个电感L₁、L₂，和电容C组成。

所述的混合滤波器，是无源滤波器和有源滤波器二者的有机结合，综合二者的优点，其中无源滤波器结构简单、成本低。有源滤波器性能优良，环境适应能力强。

所述的基于开关函数的交直流变换，以 a 相为例，忽略开关函数中的边频谐波，通过双重傅里叶变换可得 PWM 控制方法的 a 相开关函数波形表达式。开关函数的表达式中包含基波分量和谐波分量，将直流电压波动分量分别与开关函数基波分量和谐波分量相乘，得到的结果相加即是最终谐波含有情况。

本发明的有益效果是：本发明的改善电能质量新方法，在提高电网电压三相不平衡时并网系统的电能质量方面具有优越性。有实验就过可知，本发明对电网进行治理后，偶次谐波几乎为零，而奇次谐波中超过 18 次的部分，其有效值也可以忽略不计。

附图说明