具有LCCL或LCC滤波器和其他修改形式的电压源DC/AC变换器电路，以及具有这种电路的微电网操作制造技术

本发明专利技术提出了由无源滤波器LCCL或LCC和电压源DC/AC变换器形成的新的电路拓扑结构，其被称为基本形成单元。与传统的基于LCL滤波器的DC/AC变换器相比，新的变换器电路可以处理更宽范围的功率，而不会受到谐波电压和电流的干扰。对于高电压和高功率应用，基于多个基本形成单元开发具有多级和多个并联支路的电路。这种电路可以用于通用应用。它们也可以用于微电网应用。此外，还开发了一系列具有LCL滤波器的新型多级DC/AC变换器，以处理高电压和高电流水平下的高功率转换。通过将这些电路应用于以恒定频率运行的微电网中作为电网形成，电网支持和电网馈电发电机，微电网系统可以处理高得多的功率并且能够适应可再生能源生产和负载变化的剧烈变化。这种微电网使用本发明专利技术中描述的新发明专利技术的方法进行操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有LCCL或LCC滤波器和其他修改形式的电压源DC/AC变换器电路，以及具有这种电路的微电网操作
本专利技术涉及滤波器电路拓扑结构，并具体涉及将新的无源LCCL或LCC滤波器电路拓扑结构应用于单级电压源DC/AC变换器，整流器或逆变器，以及将这些滤波器应用于新系列多级电压源DC/AC变换器，用于高压和大功率应用的整流器或逆变器。本专利技术主要开发用于微电网系统，该微电网系统包括多种不同类型的电源，包括太阳能，风能，水力，矿物燃料电力或核聚变或裂变电源以及能量存储等的任意组合。本专利技术将在下文中参照该特定应用进行描述。然而，应该理解的是，本专利技术不限于这个特定的应用领域，并且可以用于通用应用。
技术介绍
在整个说明书中对
技术介绍
的任何讨论都不应该被认为是承认这样的
技术介绍
是现有技术，也不认为这种
技术介绍
是广为人知的，或者成为澳大利亚或世界范围内本领域公知常识的一部分。本说明书中引用的所有参考文献，包括任何专利或专利申请，均通过引用并入本文。不承认任何参考文献构成现有技术。对参考文献的讨论陈述了作者的主张，申请人保留质疑所引用文献的准确性和针对性的权利。我们将清楚地认识到，虽然本文提及了许多背景出版物，但是该引用并不构成承认这些文献中的任何一个是现有技术，也不构成澳大利亚或任何其他国家的本领域公知常识的一部分。具有典型LCL滤波器的传统电压源DC/AC逆变器只能在低电压应用下处理低功率。为了提高高压下的功率处理能力，需要开发新的电路。此外，为了以相对较高的功率运行具有LCL滤波器的传统并网电压源DC/AC逆变器，与逆变器一起使用的滤波器的串联电感必须保持较小以避免其两端的过大基波电压降。因此，以较低额定功率百分比进入电网的谐波分量可能超过其基本分量。而且，这种具有小串联阻抗的电路可能产生过高的短路电流，这有可能损坏电路的其他部分。当这种变换器在微电网中用作电网形成发电机时，当其运行功率水平仅为其额定功率的一小部分时，其可能失去其发挥电网形成作用的能力。因此，需要为通用和微电网应用开发新的电路拓扑结构。微电网是包括多个负载和分布式能源(DER)的电力系统，其可以与更广泛的公用电网或电岛并联运行。由于通常构成微电网的一部分的可再生能源通常是固有瞬态的(例如太阳能发电)并且通常不可预测(例如，风力发电)，所以很难管理整个微电网的电力可用性。孤岛微电网是一种微电网，在微电网外部发生干扰时与主电网分离。由于可再生能源固有的显著发电量差异，微电网中的电网形成发电机和电网支持发电机需要很强的适应性。目前，传统的电路拓扑及其控制方法无法正常运作以适应这种突变。此外，传统的基于电压和频率下垂的微电网管理方法具有以下缺点：a)由于在一个周期内使用有功功率和无功功率的平均值而引起的瞬态性能差或不稳定性问题；b)忽视负载动态变化，这可能导致较大和/或快速负载变化后的故障；c)无法在不受系统负载条件限制的情况下在一定限度内缩小电源频率。本专利技术克服或改善了现有技术的至少一个或多个缺点，或提供了有用的替代方案。本专利技术进一步提供用于以高功率水平操作微电网的系统和方法，例如高达几十兆瓦或更高。本文公开了新的LCCL或LCC滤波器用于电压源DC/AC变换器或其用于通用目的的变换器的修改形式以及微电网操作和管理。对于单相，三相和其他多相应用，所述变换器，也可以说整流器或逆变器可以是单级或多级。需要将本文公开的电路用作微电网中的部件，并将它们与专利技术的控制方法结合以克服微电网的设计和操作中的缺点。
技术实现思路
本专利技术克服或改善了现有技术的至少一个或多个缺点，或提供了有用的替代方案。一个实施例提供了被配置用于执行如本文所述的方法的系统。本文公开的系统和方法提供由无源滤波器LCCL或LCC和电压源DC/AC变换器形成的新电路布局，其被称为基本形成单元。与传统的基于LCL滤波器的DC/AC变换器相比，本文所公开的变换器电路可以处理更宽范围的功率，而不会受到谐波电压和电流的干扰。对于高电压和高功率应用，基于多个基本形成单元开发具有多级和多个并联支路的电路。这种电路可以用于通用应用。它们也可以用于微电网应用。此外，还开发了具有LCL滤波器的新系列多级DC/AC变换器以处理高电压和高电流水平下的高功率转换。通过将这种电路应用于以恒定频率或接近恒定频率运行的微电网中作为电网形成，电网支持和电网馈电发电机，微电网系统可以处理更高的功率并且能够适应可再生能源发电的剧烈变化和负载变化。根据本专利技术的第一方面，提供了一种第一三相DC/AC变换器电路。该电路可以以例如50Hz或60Hz的基本频率工作。该电路可以适用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率。该电路可以包括具有分离中性点或等效DC负载的DC电源或等效DC源或一个DC链路电容器或两个DC链路电容器。该电路还可以包括具有DC侧和AC侧的三相电压源DC/AC变换器。AC侧可以通过三相LCCL滤波器连接AC电网或AC负载。三相LCCL滤波器的每个相可以各自包括在DC/AC变换器的AC侧的串联电感器和位于串联电感器之后的串联电容器。串联电容器可以与串联电感器串联连接。电路的每个相可以进一步包括位于串联电容器之后的并联电容器。并联电容器可以在串联电容器之后并联连接。电路的每个相可以进一步包括位于并联电容器之后的终端电感器。终端电感器可以在串联电容器和并联电容器之后串联连接。终端电感器可以连接到AC电网或AC负载。三个所述并联电容器，即三相电路的每相一个并联电容器，可以配置成Y或三角连接方式。根据本专利技术的第二方面，提供了一种第二三相DC/AC变换器电路。该电路可以以例如50Hz或60Hz的基本频率工作。该电路可以适用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率。该电路可以包括具有分离中性点或等效DC负载的DC电源或等效DC电源或一个DC链路电容器或两个DC链路电容器。该电路还可以包括具有DC侧和AC侧的三相电压源DC/AC变换器。AC侧可通过三相LCC滤波器连接AC电网或AC负载。三相LCC滤波器的每个相可以包括在DC/AC变换器的AC侧的串联电感器。三相LCC滤波器的每个相可以进一步包括位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接的串联电容器。三相LCC滤波器的每个相可以进一步包括位于串联电容器之后的并联电容器。并联电容器可以在串联电容器之后并联连接。三个所述并联电容器，即三相电路每相一个并联电容器，可以配置成Y或三角连接方式。根据本专利技术的第三方面，提供了一种第一n相DC/AC变换器电路，用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率，包括相同的n个第一单相DC/AC变换器电路，相同的n个第一增强单相DC/AC变换器电路和相同的n个第一增广单相DC/AC变换器电路中的任意一组。此外，n是大于或等于3的整数，例如，n等于3，4，5，6，7，8，9，10或大于10的任何整数。此外，相同的n个第一单相DC/AC变换器电路的每个第一单相DC/AC变换器电路包括多个级或单元，其中多个级或单元中的第一级或单元包括第一电路，第一电路包括DC源或DC负载，具有DC侧和AC侧的单相电压源DC/AC变换器，单相LCCL滤波器，单相LCCL滤波器包括位于单相电压源DC/AC变换器的AC侧的串联电感器，位于串联电感器之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种第一三相DC/AC变换器电路，其工作在大约50Hz或大约60Hz的基本频率，用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率，包括：DC电源或一个等效DC电源或一个DC链路电容器或两个DC链路电容器，具有分离中性点或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的三相电压源DC/AC变换器，其中AC侧通过三相LCCL滤波器连接AC电网或AC负载；三相LCCL滤波器的每个相包括：在DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；串联电容器，位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接；并联电容器，位于串联电容器之后并且在串联电容器之后并联连接；和终端电感器，位于并联电容器之后并且在串联电容器和并联电容器之后串联连接，终端电感器与AC电网或AC负载连接；其中三个所述并联电容器，每相一个，成Y或三角连接方式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 AU 20159053781.一种第一三相DC/AC变换器电路，其工作在大约50Hz或大约60Hz的基本频率，用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率，包括：DC电源或一个等效DC电源或一个DC链路电容器或两个DC链路电容器，具有分离中性点或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的三相电压源DC/AC变换器，其中AC侧通过三相LCCL滤波器连接AC电网或AC负载；三相LCCL滤波器的每个相包括：在DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；串联电容器，位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接；并联电容器，位于串联电容器之后并且在串联电容器之后并联连接；和终端电感器，位于并联电容器之后并且在串联电容器和并联电容器之后串联连接，终端电感器与AC电网或AC负载连接；其中三个所述并联电容器，每相一个，成Y或三角连接方式。2.一种第二三相DC/AC变换器电路，其工作在大约50Hz或大约60Hz的基本频率，用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率，包括：DC电源或一个等效DC电源或一个DC链路电容器或两个DC链路电容器，具有分离中性点或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的三相电压源DC/AC变换器，其中AC侧通过三相LCC滤波器连接AC电网或AC负载；三相LCC滤波器的每个相包括：在DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；串联电容器，位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接；和并联电容器，位于串联电容器之后并且在串联电容器之后并联连接；其中三个所述并联电容器，每相一个，成Y或三角连接方式。3.一种第一n相DC/AC变换器电路，用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率，包括以下任意一组：相同的n个第一单相DC/AC变换器电路；相同的n个第一增强单相DC/AC变换器电路；和相同的n个第一增广单相DC/AC变换器电路；其中n是大于或等于3的整数；相同的n个第一单相DC/AC变换器电路中的每个第一单相DC/AC变换器电路包括多个级或单元；所述多个级或单元中的第一级或单元包括第一电路，所述第一电路包括：DC电源或等效DC电源或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的单相电压源DC/AC变换器；单相LCCL滤波器，包括：在单相电压源DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；串联电容器，位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接；并联电容器，位于串联电容器之后并且在串联电容器之后并联连接；终端电感器，位于所述并联电容器之后并且在所述串联电容器和所述并联电容器之后串联连接；所述多个级或单元中的每个后续级或单元包括通过修改所述第一电路获得的第一修改电路，使得所述终端电感器被排除或被短路替换；所述多个级或单元通过串联连接每个级或单元的相应的并联电容器而电连接；和所述多个级或单元共享来自第一级或单元的第一电路的终端电感器并且与AC电网或AC负载连接；其中所述n个第一增强单相DC/AC变换器电路的每个第一增强单相DC/AC变换器电路包括并联电连接的多个所述第一单相DC/AC变换器电路；其中所述n个第一增广单相DC/AC变换器电路中的每个第一增广单相DC/AC变换器电路包括多个第一修改电路，所述多个第一修改电路并联连接，并且所述终端电感器置于所述多个第一修改电路的并联连接之后，且与AC负载或AC电网连接。4.一种第一增强型DC/AC变换器电路，用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率，包括并联电连接的多个第一单相DC/AC变换器电路；所述多个第一单相DC/AC变换器电路中的每个第一单相DC/AC变换器电路包括多个级或单元；所述多个级或单元中的第一级或单元包括第一电路，所述第一电路包括：DC电源或等效DC电源或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的单相电压源DC/AC变换器；单相LCCL滤波器，包括：在单相电压源DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；串联电容器，位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接；并联电容器，位于串联电容器之后并且在串联电容器之后并联连接；和终端电感器，位于所述并联电容器之后并且在所述串联电容器和所述并联电容器之后串联连接；所述多个级或单元中的每个后续级或单元包括通过修改所述第一电路获得的第一修改电路，使得所述终端电感器被排除或被短路替换；所述多个级或单元通过串联连接每个级或单元的各个并联电容器而电连接；并且所述多个级或单元共享来自第一级或单元的所述第一电路的终端电感器并且与AC电网或AC负载连接。5.一种第一增广型DC/AC变换器电路，用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率，包括多个第一修改电路，所述多个第一修改电路并联连接，并且终端电感器置于多个第一修改电路的并联连接之后，且与AC电网或AC负载连接；其中所述第一修改电路是通过修改第一电路而获得的，使得终端电感器被排除或被短路替换；所述第一电路包括：DC电源或等效DC电源或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的单相电压源DC/AC变换器；单相LCCL滤波器，包括：在单相电压源DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；串联电容器，位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接；并联电容器，位于串联电容器之后并且在串联电容器之后并联连接；和终端电感器，位于并联电容器之后并串联在串联电容器和并联电容器之后。6.一种第一单相DC/AC变换器电路，用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率，包括多个级或单元，其中：所述多个级或单元中的第一级或单元包括第一电路，所述第一电路包括：DC电源或等效DC电源或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的单相电压源DC/AC变换器；单相LCCL滤波器，包括：在单相电压源DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；串联电容器，位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接；并联电容器，位于串联电容器之后并且在串联电容器之后并联连接；终端电感器，位于所述并联电容器之后并且在所述串联电容器和所述并联电容器之后串联连接；所述多个级或单元中的每个后续级或单元包括通过修改所述第一电路获得的第一修改电路，使得所述终端电感器被排除或被短路替换；所述多个第一级或单元通过串联连接每个级或单元的各个并联电容器而电连接；并且所述多个级或单元共享来自第一初级或单元的第一电路的公共终端电感器并且与AC电网或AC负载连接。7.一种第二单相DC/AC变换器电路，用于将DC功率转换成AC功率或将AC功率转换成DC功率，包括并联电连接的多个分支，所述多个分支的每个分支包括：DC电源或等效DC电源或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的单相电压源DC/AC变换器；LC滤波器，包括在单相电压源DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；和串联电容器，位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接；其中所述多个分支通过位于每个分支的相应串联电容器之后的公共并联电容器连接，并共享与AC电网或AC负载连接的终端电感器。8.一种第二n相DC/AC变换器电路，包括n个相同的第二单相DC/AC变换器电路，其中相同的n个第二单相DC/AC变换器电路中的每个第二单相DC/AC变换器电路包括并联电连接的多个分支，所述多个分支中的每个分支包括：DC电源或等效DC电源或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的单相电压源DC/AC变换器；LC滤波器，包括在单相电压源DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；和串联电容器，位于串联电感器之后并与串联电感器串联连接；其中所述多个分支通过位于每个分支的相应串联电容器之后的公共并联电容器连接，并共享与AC电网或AC负载连接的终端电感器；并且其中n是大于或等于3的整数。9.一种第二增强单相DC/AC变换器电路，包括多个级或单元，其中：所述多个级或单元中的第一级或单元包括第二单相DC/AC变换器电路；所述第二增强单相DC/AC变换器电路包括并联电连接的多个分支，所述多个分支中的每个分支包括：DC电源或等效DC电源或等效DC负载；具有DC侧和AC侧的单相电压源DC/AC变换器；LC滤波器，包括在单相电压源DC/AC变换器的AC侧的串联电感器；和串联电容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大明，
申请(专利权)人：张大明，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU