[发明专利]一种三相谐波谐振抑制装置及抑制方法

说明书

本发明公开一种三相谐波谐振抑制装置及抑制方法。本发明通过实时动态调节控制策略和控制参数，操作各桥臂的协同动作，达到串联或并联虚拟阻抗的效果，实现对PCC点阻抗无源性的拓展，从而对PCC点交互谐振电压和交互谐振电流进行优化抑制，实现交互谐振区域优化抑制的目的。此外，相对于传统PCC端谐波抑制装置，本发明提出的装置不需要变压器隔离，所需半导体开关器件耐压低，电路成本低廉，功率密度高。

技术领域

本发明属于电力电子领域，具体涉及一种三相谐波谐振抑制装置及抑制方法。

背景技术

近年来，随着可再生能源的发展与普及，大规模的风力发电厂和光伏系统正在建设，以光伏系统为例，其主要部分包括将直流转换为交流的逆变器，以及滤除高次纹波的三阶LCL滤波器。为了提高逆变器并网发电的容量，多台逆变器通过并联的方式与电网连接，但是多台具备高阶滤波器的逆变器与电网连接时，逆变器之间以及逆变器与电网之间会存在相互耦合，这种耦合现象对并网发电系统的稳定与输出电能质量提出了挑战。此外由于并网发电系统中大量谐波源的存在，容易激发串联或并联谐振，可能引起逆变器的振荡，降低逆变器群的稳定性，严重时会造成逆变器系统甚至电网系统的崩溃。因此，本专利针对三相并网发电系统公开了一种通过在变流器群的PCC端串并联一个虚拟阻尼的方式来改造系统阻尼特性，实现对谐波谐振的优化抑制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种三相统一交互谐振优化抑制装置及抑制方法，通过在三相并网系统的逆变器群PCC端构建一种基于低压开关器件的串并联单元协调操作的拓扑结构，实现对PCC点串并联阻抗无源性的拓展，提高逆变器群自律性稳定范围。

一种三相谐波谐振抑制装置，其中每一相结构完全相同，每一相具体包括了一个双向保护开关、一个单相全桥、直流母线电容、两个交流滤波电感、交流滤波电容以及一个星形连接电容，其中单相全桥包含一个串联阻抗重塑的桥臂和一个串并联阻抗重塑的公共桥臂；具体的拓扑结构为：交流滤波电容串联在每一相的线路中作为单相全桥的输出电容，双向保护开关并联在交流滤波电容两端，两个滤波电感分别连接在桥臂与对应交流滤波电容一端，形成LC滤波器，直流母线电容负责每一相全桥直流电压源的供应，星形连接电容以星形方式一端连接在各自直流母线的负端，另一端其他相的星形连接电容相互短接。

作为优选，通过谐振优化算法操作全桥桥臂的协同动作，控制交流滤波电容上的电压与相电流同相，达到串联谐波虚拟阻抗的效果。

作为优选，利用谐振优化算法操作两个串并联阻抗重塑的公共桥臂的协同动作，控制星形连接电容上的电流与线电压同相，达到并联谐波虚拟阻抗的效果。

作为优选，双向开关起到保护的作用，当三相统一交互谐振抑制装置发生故障时，通过闭合开关可以将装置短路掉，进而起到保护作用，所述双向保护开关可采用可逆晶闸管。

作为优选，串联单元和并联单元抑制高频谐波谐振，并不处理基波能量，使得装置的伏安乘积小，功耗低、功率密度大。

作为优选，所述的桥臂中的开关管采用MOSFET。

作为优选，所述滤波电感磁芯材质为铁氧体或非晶。

作为优选，所述直流母线电容为电解电容，所述滤波电容与相间电容均为无极性薄膜电容。

三相谐波谐振抑制装置的抑制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1.检测并提取并网发电系统公共节点的谐波谐振信息；

步骤2.评估逆变器群谐振失稳的状态，结合上层区域协调指令，调整谐波谐振优化抑制的参数和目标；

步骤3.通过相应的控制策略，驱动各桥臂产生相应的PWM信号作用于开关管，根据系统状态随时调整装置的工作情况；