[发明专利]一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置

说明书

本申请提供了一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置，包括：功率主电路和控制模块；功率主电路包括两电平三相逆变桥H，直流侧并联一只支撑电容CD，交流侧连接由滤波电感L和滤波电容C串联构成的LC串联滤波电路三组，其中，串联的滤波电容C可以承受大部分公共连接点处的电压，进而使得主动阻抗补偿装置承受的端电压较小，避免在电压较高的系统中采用多电平结构，简化了控制；控制模块MC连接两电平三相逆变桥H，用于提供驱动信号；控制模块MC包括A/D采样模块、锁相环、谐波检测环路(HDU)和阻抗补偿环路(ZCL)，用以提供补偿阻抗，降低PCC处电网的等效阻抗，提升电网稳定性。

技术领域

本申请涉及逆变器并网系统技术领域，尤其涉及一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置。

背景技术

近些年来，随着电力电子技术的发展，大量新型电力电子设备被接入电网，如新能源并网逆变器，高速电力机车，由于这些电力电子设备的控制器复杂，开关频率高，因而具有极强的非线性特性和负电阻特性，带来了传统电网中不存在的新问题，如高次谐波谐振，谐波放大等，严重影响了电网系统的电能质量及稳定性，该问题已成为国内外学者的研究热点。

新型电力电子设备接入电力系统所带来的这一系列谐波谐振，谐波不稳定等问题的根源是由于电网阻抗和并网变流器系统阻抗不匹配造成的，这些问题常常会发生在弱电网，即电网阻抗较大的情况下，目前针对该类问题的解决方法主要有1)改善并网变流器的控制参数，进而改变并网并流器系统的阻抗特性，该方法会影响并网变流器原有的控制性能，限制较大；2)降低既有线路的阻抗，该方法投资较大；3)投入阻抗适配器用以改善并网变流器系统阻抗，然而，阻抗适配器的交流侧通常采用串联单电感，该拓扑表明适配装置需承受PCC处的全部电压，对于电压较高的系统，需采用多电平拓扑，而这种拓扑又将增加成本和控制复杂度。因此提供一种控制简单，即插即用型主动阻抗补偿装置，意义重大。

发明内容

本申请提供了一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置，其中主动阻抗补偿装置交流侧采用了串联LC型滤波器的拓扑结构，串联的滤波电容C可以承受大部分公共连接点处的电压，进而使得主动阻抗补偿装置承受的端电压较小，避免在电压较高的系统中采用多电平结构，简化了控制；主动阻抗补偿装置的控制模块MC包含了谐波检测环路(HDU)和阻抗补偿环路(ZCL)，可以有效的降低PCC处电网的等效阻抗，提升电网稳定性；并且，由于该装置的功率主电路均为无源元件，因此功率损耗极低。

本申请提供了一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置，包括：功率主电路和控制模块；

功率主电路包括两电平三相逆变桥H，直流侧并联一只支撑电容CD，交流侧连接由滤波电感L和滤波电容C串联构成的LC串联滤波电路三组；

控制模块MC连接两电平三相逆变桥H，用于提供驱动信号；

控制模块MC包括A/D采样模块、锁相环、谐波检测环路和阻抗补偿环路；

A/D采样模块连接直流侧和交流侧PCC处，用于获取直流侧电压，交流侧PCC处电压及电流信号；

A/D采样模块的输出端连接谐波检测环路的输入端，谐波检测环路的输出端连接阻抗补偿环路，阻抗补偿环路输出驱动信号至两电平三相逆变桥H；

锁相环输入端连接所述A/D采样模块输出端，实时获取系统频率，所述锁相环输出端连接所述谐波检测环路和所述阻抗补偿环路，提供控制所需的系统频率信号。

优选地，谐波检测环路包括谐波电压检测子模块；谐波电压检测子模块包括第一abc-dq坐标变换单元、第一低通滤波器、第一dq-abc坐标变换单元和第一加法器；

第一abc-dq坐标变换单元的输入端连接A/D采样模块，第一abc-dq坐标变换单元的输出端连接第一低通滤波器的输入端；

第一低通滤波器的输出端连接第一dq-abc坐标变换单元的输入端；