[发明专利]储能变换器二次谐波电流抑制与动态特性优化的控制方法

说明书

本发明公开了储能变换器二次谐波电流抑制与动态特性优化的控制方法，主要包括二次谐波电流抑制器和动态特性优化器，其中，二次谐波电流抑制器A可在不降低电压调节器的幅频增益的条件下增加直流侧电感支路的等效阻抗在两倍输出频率处的幅值，但为显著地抑制二次谐波电流，需要以等效阻抗的频率适应性变差为代价。在此基础上，二次谐波电流抑制器B的引入可在不改变等效阻抗的频率适应性的条件下增加等效阻抗在两倍输出频率处的幅值，对二次谐波电流的抑制效果有所提高，但这两个二次谐波电流抑制器的引入未能改善系统的动态特性。进一步地，动态特性优化器可降低直流侧电感支路的等效阻抗在非两倍输出频率的幅值，改善系统的抗负载突变能力。

技术领域

本发明涉及新能源分布式发电领域，特别是储能变换器二次谐波电流抑制与动态特性优化的控制方法。

背景技术

直流微电网不存在类似交流微电网中频率稳定、无功功率等问题，且能通过后级逆变器与交流微电网或配电网并联，有效隔离交流侧扰动的同时又能保证直流系统内负荷的高可靠用电，运行方式更为灵活，因此受到了国内外工业界的广泛关注。为保障直流微电网的稳定运行，通常需要引入储能系统来平抑光伏发电系统产生的功率波动，以维持直流微电网的能量平衡以及直流母线电压的稳定，因此研究直流微电网中的储能系统具有重要意义。

对于直流微电网中的储能系统，其瞬时输出功率以两倍输出频率脉动，使得储能系统直流侧电感电流含有二次谐波分量，该二次谐波电流将导致电流有效值增大，增大前级变换器中开关管的电流应力以及通态损耗，降低变换器的效率，严重时还会影响蓄电池以及电力电子设备的寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

1)储能电池为主电路的能量源，通过前级变换器得到直流侧母线电压V_bus，再经过后级逆变器得到单相交流电，单相交流电经过滤波电感L_f和滤波电容C_f后给负载Z_load供电；

2)在每个采样周期的起始点，对直流侧母线电压V_bus、直流侧电感电流i_f和输入电流i_inv分别进行采样，经过AD转换器转换后的数据通过并行接口送给DSP控制器进行处理；

3)将直流电压基准值V_ref与直流侧母线电压V_bus乘以电压采样系数K_Hv的值进行相减后，再经过直流电压环PI控制器G_v(s)和二次谐波电流抑制器A得到直流侧电感电流基准值i_fref，其中，直流电压环PI控制器G_v(s)的表达式为：k_pv是直流电压环PI控制器的比例系数，k_iv是直流电压环PI控制器的积分系数，s＝jω，j是虚部单位符号，ω是电网角频率；二次谐波电流抑制器A的表达式为：

其中，ω_nm是特征角频率，Q_m是特征系数，m＝1,2,…,n；

4)将输入电流i_inv经过动态特性优化器G_op(s)后，再与直流侧电感电流基准值i_fref相加后，再与直流侧电感电流i_f经过电流采样系数K_Hi与二次谐波电流抑制器B后进行相减，再经过电流环PI控制器G_i(s)和等效增益K_pwm后，得到输出电压V_i，其中，动态特性优化器G_op(s)的表达式为：