一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】
一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置
本申请涉及逆变器并网系统
，尤其涉及一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
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；第一dq-abc坐标变换单元的输出端连接第一加法器的输入端，第一加法器的输入端还连接A/D采样模块；第一加法器的输出端连接阻抗补偿环路的输入端。优选地，谐波检测环路包括谐波电流检测子模块，谐波电流检测子模块包括第二abc-dq坐标变换单元、第二低通滤波器、第二dq-abc坐标变换单元和第二加法器；第二abc-dq坐标变换单元的输入端连接A/D采样模块，第二abc-dq坐标变换单元的输出端连接第二低通滤波器的输入端；第二低通滤波器的输出端连接第二dq-abc坐标变换单元的输入端；第二dq-abc坐标变换单元的输出端连接第二加法器的输入端，第二加法器的输入端还连接A/D采样模块；第二加法器的输出端连接阻抗补偿环路的输入端。优选地，阻抗补偿环路包括直流电压控制环DVC、谐波电流参考信号发生环路HCR、谐波电压参考信号发生环路HVR和SPWM信号产生环路CSL；直流电压控制环DVC的输入端连接A/D采样模块，直流电压控制环DVC的输出端连接SPWM信号产生环路CSL的输入端；谐波电流参考信号发生环路HCR的输入端连接谐波检测环路的输出端，谐波电流参考信号发生环路HCR的输出端连接谐波电压参考信号发生环路HVR的输入端；谐波电压参考信号发生环路HVR的输入端还连接谐波检测环路的输出端，谐波电压参考信号发生环路HVR的输出端连接SPWM信号产生环路CSL的输入端；SPWM信号产生环路CSL输出驱动信号至两电平三相逆变桥H。优选地，第一abc-dq坐标变换单元用于获取A/D采样模块输出的以采样频率fs对交流侧PCC处的电压进行采样得到的三相电压信号ua(t)，ub(t)，uc(t)，并进行abc三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换，变换后的电压信号记作uα(t)、uβ(t)，该变换公式为：第一abc-dq坐标变换单元还用于根据锁相环得到电网的实时相位信息θ，对两相静止坐标系下的电压信号uα(t)、uβ(t)进行dq变换，变换后的电压信号记作ud(t)、uq(t)，dq变换公式为：第一低通滤波器用于对电压信号ud(t)、uq(t)进行低通滤波，滤波后的电压信号记作udf(t)、uqf(t)；第一dq-abc坐标变换单元用于对滤波后的电压信号进行dq反变换到两相静止坐标系，变换后的电压信号记作uαf(t)、uβf(t)，dq反变换公式为：第一dq-abc坐标变换单元还用于对dq反变换后的电压信号进行两相静止坐标系到abc三相静止坐标系下的变换，输出的电压信号记作uaf(t)，ubf(t)，ucf(t)，该变换公式为：第一加法器用于将A/D采样模块输出的三相电压信号ua(t)，ub(t)，uc(t)减去第一dq-abc坐标变换单元输出的电压信号uaf(t)，ubf(t)，ucf(t)，得到谐波电压uah(t)，ubh(t)，uch(t)，该减法公式为：优选地，第二abc-dq坐标变换单元用于获取A/D采样模块输出的以采样频率fs对交流侧PCC处的电流进行采样得到的三相电流信号ia(t)，ib(t)，ic(t)，并进行abc三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换，变换后的电流信号记作iα(t)、iβ(t)，该变换公式为：第二abc-dq坐标变换单元还用于根据锁相环得到电网的实时相位信息θ，对两相静止坐标系下的电流信号iα(t)、iβ(t)进行dq变换，变换后的电流信号记作id(t)、iq(t)，dq变换公式为：第二低通滤波器用于对电流信号id(t)、iq(t)进行低通滤波，滤波后的电流信号记作idf(t)、iqf(t)；第二dq-abc坐标变换单元用于对滤波后的电流信号进行dq反变换到两相静止坐标系，变换后的电流信号记作iαf(t)、uβf(t)，dq反变换公式为：第二dq-abc坐标变换单元还用于对dq反变换后的电流信号进行两相静止坐标系到abc三相静止坐标系下的变换，输出的电流信号记作iaf(t)，ibf(t)，icf(t)，该变换公式为：第二加法器用于将A/D采样模块输出的三相电流信号ia(t)，ib(t)，ic(t)减去第二dq-abc坐标变换单元输出的电流信号iaf(t)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置，其特征在于，包括：功率主电路和控制模块；所述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；所述控制模块MC连接所述两电平三相逆变桥H，用于提供驱动信号；所述控制模块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；所述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；所述A/D采样模块的输出端连接所述谐波检测环路的输入端，所述谐波检测环路的输出端连接所述阻抗补偿环路，所述阻抗补偿环路输出驱动信号至所述两电平三相逆变桥H；所述锁相环输入端连接所述A/D采样模块输出端，用于实时获取系统频率，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，用于提供控制所需的系统频率信号。

【技术特征摘要】
1.一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置，其特征在于，包括：功率主电路和控制模块；所述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；所述控制模块MC连接所述两电平三相逆变桥H，用于提供驱动信号；所述控制模块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；所述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；所述A/D采样模块的输出端连接所述谐波检测环路的输入端，所述谐波检测环路的输出端连接所述阻抗补偿环路，所述阻抗补偿环路输出驱动信号至所述两电平三相逆变桥H；所述锁相环输入端连接所述A/D采样模块输出端，用于实时获取系统频率，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，用于提供控制所需的系统频率信号。2.根据权利要求1所述的一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置，其特征在于，所述谐波检测环路包括谐波电压检测子模块；所述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；所述第一abc-dq坐标变换单元的输入端连接所述A/D采样模块，所述第一abc-dq坐标变换单元的输出端连接所述第一低通滤波器的输入端；所述第一低通滤波器的输出端连接所述第一dq-abc坐标变换单元的输入端；所述第一dq-abc坐标变换单元的输出端连接所述第一加法器的输入端，所述第一加法器的输入端还连接所述A/D采样模块；所述第一加法器的输出端连接所述阻抗补偿环路的输入端。3.根据权利要求1所述的一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置，其特征在于，所述谐波检测环路包括谐波电流检测子模块，所述谐波电流检测子模块包括第二abc-dq坐标变换单元、第二低通滤波器、第二dq-abc坐标变换单元和第二加法器；所述第二abc-dq坐标变换单元的输入端连接所述A/D采样模块，所述第二abc-dq坐标变换单元的输出端连接所述第二低通滤波器的输入端；所述第二低通滤波器的输出端连接所述第二dq-abc坐标变换单元的输入端；所述第二dq-abc坐标变换单元的输出端连接所述第二加法器的输入端，所述第二加法器的输入端还连接所述A/D采样模块；所述第二加法器的输出端连接所述阻抗补偿环路的输入端。4.根据权利要求1所述的一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置，其特征在于，所述阻抗补偿环路包括直流电压控制环DVC、谐波电流参考信号发生环路HCR、谐波电压参考信号发生环路HVR和SPWM信号产生环路CSL；所述直流电压控制环DVC的输入端连接所述A/D采样模块，所述直流电压控制环DVC的输出端连接所述SPWM信号产生环路CSL的输入端；所述谐波电流参考信号发生环路HCR的输入端连接所述谐波检测环路的输出端，所述谐波电流参考信号发生环路HCR的输出端连接所述谐波电压参考信号发生环路HVR的输入端；所述谐波电压参考信号发生环路HVR的输入端还连接所述谐波检测环路的输出端，所述谐波电压参考信号发生环路HVR的输出端连接所述SPWM信号产生环路CSL的输入端；所述SPWM信号产生环路CSL输出驱动信号至所述两电平三相逆变桥H。5.根据权利要求2所述的一种串联LC型滤波器的主动阻抗补偿装置，其特征在于，所述第一abc-dq坐标变换单元用于获取所述A/D采样模块输出的以采样频率fs对交流侧PCC处的电压进行采样得到的三相电压信号ua(t)，ub(t)，uc(t)，并进行abc三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换，变换后的电压信号记作uα(t)、uβ(t)，该变换公式为：所述第一abc-dq坐标变换单元还用于根据所述锁相环得到电网的实时相位信息θ，对两相静止坐标系下的电压信号uα(t)、uβ(t)进行dq变换，变换后的电压信号记作ud(t)、uq(t)，dq变换公式为：所述第一低通滤波器用于对电压信号ud(t)、uq(t)进行低通滤波，滤波后的电压信号记作udf(t)、uqf(t)；所述第一dq-abc...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷二涛，马明，王玲，胡海涛，李朝阳，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44