一种基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法，包括，将接入电网的电源侧经负载侧、直流侧和馈能侧并网；利用谐波电流监测电路检测电网电压及电源侧的负载电流，并计算瞬时有功电流和无功电流的直流分量，进而得到谐波分量；通过电流跟踪控制电路对所述谐波分量实时跟踪，得到开关驱动信号；驱动电路通过所述开关驱动信号控制馈能侧动作，产生与电流谐波大小相等、方向相反的补偿电流注入电网，与谐波电流相抵；采用馈能式电力电子负载，负载的模式与参数设定简单，可以很有效的模拟出非线性负载，而且可以实时的将所吸收的电能回馈电网，减少能量的浪费。减少能量的浪费。减少能量的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其是一种基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展以及开关器件性能的提高，使得越来越多的电力电子设备进入到我们的日常生活和工业生产中，大量的电力电子电源设备如不间断电源UPS、电机传动系统变频电源和通信系统直流电源等已广泛地被应用于日常生活和工业生产的各个领域，为了保证电力电子电源设备在实际工作时的稳定性和可靠性，在其出厂之前要对这些电源设备进行长时间(如24～72小时)的各种老化测试、以及输入输出特性等测试，以检验这些电源设备的可靠性及测试其技术指标和电气性能。在对这些电源设备进行稳态测试时，被试电源要带额定的或者比额定负载稍重的负载，这些负载有电阻性负载或者阻感性负载以及二极管不控整流器等非线性负载，有些应用场合还要测试在阻容性负载下电源的特性，在对这些电源进行动态测试时，要频繁地进行负载的投切实验。
[0003]传统的做法是采用电阻、电感和电容箱或者二极管不控整流桥来用作被试电源的负载，这种利用这些无源器件对被试电源进行老化和电气性能测试的方法有以下众多的缺点：
[0004](1)使用电阻箱作为被试电源的负载，则被试电源输出的大量能量都会变成热量消耗掉，系统测试效率极低，尤其是在大量的被试电源同时进行测试时情形尤为严重；
[0005](2)使用这些耗能元件对电源进行测试时，需要大量的专门的通风系统来散热，且在一定装机容量的厂房下同时待测试的电源数量有限，且测试场地相对比较大；
[0006](3)负载调节只能为有级调节，动态测试时负载的频繁投切比较容易损坏负载和被试电源，而且操作比较复杂，需要严密的巡查措施；
[0007](4)当待测试的被试电源向电网输出的谐波电流比较大时，如交流不间断电源输入整流部分采用二极管不控整流时，需要专门的有源滤波设备；
[0008](5)无法连续地动态地模拟电动机传动系统的电动机端口伏安特性。
[0009]而采用由全控性开关器件组成的电力电子负载，配合合适的控制策略代替传统的无源负载对各种被试电源进行出厂测试，就可以很好地解决由传统测试方法带来的各种缺点，极大地优化了测试的规程和降低了测试的复杂程度。在对被试电源进行测试的过程中，利用电力电子负载对被试电源进行老化及电气特性测试的一个很重要的优点是其不仅可以模拟传统的阻性负载、阻感性负载，并能实现这些负载的无级调节，还可以动态地模拟传动系统电动机的端口伏安特性，在电力电子负载动态响应速度允许的条件下还可以模拟二极管不控整流器等非线性负载。当电力电子负载在非线性负载的工况下，直流母线会包含丰富的谐波电压，这些谐波分量通过PWM调制过程和电压外环控制器会引入到并网指令电流中，导致馈网电流质量的下降，随着现代工业技术的快速发展，对电力的需求量逐年增高，人们对电网质量的要求也越来越高。电力电子技术的蓬勃发展间接导致了日益严重的
谐波污染问题，严重威胁到电力系统的安全性和稳定性，因此必须进行谐波治理。

技术实现思路

[0010]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0011]鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本专利技术。
[0012]因此，本专利技术所要解决的技术问题是解决的是由非线性负载造成的逆变并网电流谐波抑制的技术问题。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法，包括，
[0014]将接入电网的电源侧经负载侧、直流侧和馈能侧并网；
[0015]利用谐波电流监测电路检测电网电压及电源侧的负载电流，并计算瞬时有功电流和无功电流的直流分量，进而得到谐波分量；
[0016]通过电流跟踪控制电路对所述谐波分量实时跟踪，得到开关驱动信号；
[0017]驱动电路通过所述开关驱动信号控制馈能侧动作，产生与电流谐波大小相等、方向相反的补偿电流注入电网，与谐波电流相抵。
[0018]作为本专利技术所述基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法的一种优选方案，其中：所述瞬时有功电流和无功电流的直流分量得获取过程为：
[0019]将三相静止坐标系下的电压和三相负载电流变换到两相静止坐标系中；
[0020]计算出瞬时有功电流和无功电流；
[0021]分别计算出瞬时有功电流和无功电流的直流分量。
[0022]作为本专利技术所述基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法的一种优选方案，其中：所述谐波分量的计算过程为：
[0023]将所述瞬时有功电流和无功电流的直流分量反变换得到换得到三相基波电流；
[0024]将三相电流与反变换得到的三相基波电流分别相减，即可得到三相电流的谐波分量。
[0025]作为本专利技术所述基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法的一种优选方案，其中：所述模拟负载侧模拟的是非线性电力电子负载，每一相电路包括上下两桥臂，每一桥臂有上下2个二极管；
[0026]所述馈能侧为电压型逆变器，其每一相电路包括上下两桥臂，每一桥臂由全控器件IGBT和其反并联的二极管构成。
[0027]作为本专利技术所述基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法的一种优选方案，其中：所述三相静止坐标系下的电压为：
[0028][0029]式中：E以及e
a
,e
b
,e
c
分别为三相输入电压的有效值和瞬时值；ω为电源角频率，t为时间。
[0030]所述三相负载电流表示为
[0031][0032]式中参数：i
a
,i
b
,i
c
为三相负载电流，ω为角频率，n为谐波次数，θ为初相角
[0033]作为本专利技术所述基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法的一种优选方案，其中：根据功率不变，将三相静止ABC坐标系下的电压、电流值经C
3s/2s
变换到两相静止坐标系中，得到：
[0034][0035]式中：C
3s/2s
为转换矩阵。
[0036]作为本专利技术所述基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法的一种优选方案，其中：瞬时有功电流i
p
和无功电流i
q
的计算公式为：
[0037][0038]作为本专利技术所述基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法的一种优选方案，其中：所述瞬时有功电流和无功电流的直流分量的表达式为:
[0039][0040]作为本专利技术所述基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法的一种优选方案，其中：所述三相基波电流为：
[0041]将所述瞬时有功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法，其特征在于：包括，将接入电网的电源侧经负载侧、直流侧和馈能侧并网；利用谐波电流监测电路检测电网电压及电源侧的负载电流，并计算瞬时有功电流和无功电流的直流分量，进而得到谐波分量；通过电流跟踪控制电路对所述谐波分量实时跟踪，得到开关驱动信号；驱动电路通过所述开关驱动信号控制馈能侧动作，产生与电流谐波大小相等、方向相反的补偿电流注入电网，与谐波电流相抵。2.根据权利要求1所述的基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法，其特征在于：所述瞬时有功电流和无功电流的直流分量得获取过程为：将三相静止坐标系下的电压和三相负载电流变换到两相静止坐标系中；计算出瞬时有功电流和无功电流；分别计算出瞬时有功电流和无功电流的直流分量。3.根据权利要求1或2所述的基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法，其特征在于：所述谐波分量的计算过程为：将所述瞬时有功电流和无功电流的直流分量反变换得到换得到三相基波电流；将三相电流与反变换得到的三相基波电流分别相减，即可得到三相电流的谐波分量。4.根据权利要求3所述的基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法，其特征在于：所述模拟负载侧模拟的是非线性电力电子负载，每一相电路包括上下两桥臂，每一桥臂有上下2个二极管；所述馈能侧为电压型逆变器，其每一相电路包括上下两桥臂，每一桥臂由全控器件IGBT和其反并联的二极管构成。5.根据权利要求4所述的基于电力电子负载的逆变并网电流谐波抑制的方法，其特征在于：所述三相静止坐标系下的电压为：式中：E以及e
a
,e
b
,e
c
分别为三相输入电压的有效值和瞬时值；ω为电源角...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌万水，范志杰，
申请(专利权)人：江苏金智科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：