一种适用于畸变电网电压的单级式三相储能变流器充电电流纹波抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于畸变电网电压的单级式三相储能变流器充电电流纹波抑制方法。本发明专利技术在传统变换器基本控制环节上，加入三相谐波电流控制计算模块得到所需的对应次数谐波的相位和幅值，并采用谐波电流控制器进行控制，可以对储能电池充电电流纹波进行抑制。本发明专利技术解决了单级式三相储能变流器在畸变电网电压情况下，五次谐波电压导致直流侧电流产生六倍工频纹波的问题，本方法不需要附加额外电路，有利于减小纹波电流在电池单元的损耗，延长储能电池寿命。长储能电池寿命。长储能电池寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于畸变电网电压的单级式三相储能变流器充电电流纹波抑制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子变流器控制领域，尤其是一种单级式三相储能变流器充电电流纹波抑制方法。

技术介绍

[0002]传统的储能变换器通过DC
‑
DC变换器与DC
‑
AC变换器两级式方案连接储能电池和电网，电网引起的充电电流纹波可以被DC
‑
DC变换器控制而不流入电池。单级式DC
‑
AC储能变流器可以减小储能系统的体积、缩减成本、提高能量传输效率，然而，当电网电压处于畸变状态下，存在较高的五次、七次等谐波分量，这些谐波分量将会导致储能电池充电电流出现纹波，引起额外电池损耗、降低电池寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种适用于畸变电网电压的单级式三相储能变流器充电电流纹波抑制方法，使得在电网电压畸变时储能变流器对储能电池的充电电流纹波较小，延长储能电池循环寿命。
[0004]本专利技术提供了一种适用于畸变电网电压的单级式三相储能变流器充电电流纹波抑制方法，其主电路包含储能电池、单级式三相储能变流器、畸变电网；储能电池连接储能变流器直流侧，储能变流器交流侧连接至畸变电网；其控制部分包含PLL锁相环模块、基波电压提取模块、五次谐波电压提取模块、基波电流提取模块、五次谐波电流提取模块、五次谐波电流控制计算模块、电流调节器A、电流调节器B、dq反变换模块A、dq反变换模块B；采样电网电压v
a
、v
b
、v
c
连接至PLL锁相环模块、基波电压提取模块、五次谐波电压提取模块的输入端；采样电感电流i
a
、i
b
、i
c
连接至基波电流提取模块、五次谐波电流提取模块的输入端；PLL锁相环模块输出端输出相位角θ，并连接到基波电压提取模块、基波电流提取模块、五次谐波电压提取模块、五次谐波电流控制计算模块、dq反变换模块A的输入端；基波电压提取模块输出d轴基波电压v
d(1)
和q轴基波电压v
q(1)
，其中v
d(1)
连接到五次谐波电压提取模块、五次谐波电流控制计算模块的输入端，v
q(1)
连接到五次谐波电压提取模块的输入端；五次谐波电压提取模块输出d轴五次谐波电压v
d(5)
连接到五次谐波电流控制计算模块的输入端；基波电流提取模块输出d轴基波电流i
d(1)
和q轴基波电流i
q(1)
，其中i
d(1)
连接到五次谐波电流控制计算模块、五次谐波电流提取模块、电流调节器A的输入端，i
q(1)
连接到五次谐波电流提取模块、电流调节器A的输入端；五次谐波电流提取模块输出d轴五次谐波电流i
d(5)
和q轴五次谐波电流i
q(5)
均连接到电流调节器B的输入端；五次谐波电流控制计算模块输出d轴五次谐波电流参考值I
dref(5)
和五次谐波电流dq轴锁相角其中I
dref(5)
连接到电流调节器B的输入端，连接到五次谐波电流提取模块和dq反变换模块B的输入端；电流调节器B的另一个输入端是q轴五次谐波电流参考值I
qref(5)
，输出d轴五次谐波调制波u
md(5)
和q
轴五次谐波调制波u
mq(5)
，均连接到dq反变换模块B的输入端；电流调节器A的另外两个输入端是d轴、q轴基波电流参考值I
dref(1)
和I
qref(1)
，输出d轴基波调制波u
md(1)
和q轴基波调制波u
mq(1)
，均连接到dq反变换模块A的输入端；dq反变换模块B输出的三相五次谐波调制波u
ma(5)
、u
mb(5)
、u
mc(5)
和dq反变换模块A输出的三相基波调制波u
ma(1)
、u
mb(1)
、u
mc(1)
相加后得到最终三相调制波u
ma
、u
mb
、u
mc
。
[0005]上述控制方案中，五次谐波电流计算控制模块输出的d轴五次谐波电流参考值I
dref(5)
的计算方法为：
[0006][0007]其中，ω为电网电压角频率，L为三相电网与三相储能变流器间电感的感值。
[0008]五次谐波电流计算控制模块输出的五次谐波电流dq轴锁相角的计算方法为：
[0009][0010]其中，V1为电网基波电压幅值。
[0011]电流调节器B的另一个输入端I
qref(5)
应满足
[0012]I
qref(5)
＝0
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0014]采用本专利技术的控制方法，可以使单级式三相储能变流器在畸变电网电压情况下对储能电池进行充电时充电电流纹波得到抑制，从而单级式三相储能变流器可以工作于更广泛的电网状态下，且不对电池产生额外损耗，也不影响电池寿命。同时，本方案在电网电压不畸变时的控制不会影响传统方案正常工作，也不需要附加额外的硬件装置，进而保证储能系统的功率密度。
附图说明
[0015]图1为单级式三相储能变流器与储能电池、电网的连接关系图；
[0016]图2为具体实施例的畸变三相电网电压波形；
[0017]图3为具体实施例下传统方案的电池充电电流波形；
[0018]图4为所提出的畸变电网下单级式三相储能变流器充电电流纹波抑制方案；
[0019]图5为具体实施例下采取本专利技术方法后的电池充电电流波形；
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例和附图对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当说明的是，在不脱离本专利技术构思的前提下，所做出的变形或改进均在本专利技术保护范围内。
[0021]参照图1，主电路包含储能电池201、单级式三相储能变流器202、畸变电网203；储能电池连接储能变流器直流侧，储能变流器交流侧连接至畸变电网；其中v
a
、v
b
、v
c
为三相电
网电压，i
a
、i
b
、i
c
为三相电感电流，均采样至控制部分用以进行控制，滤波电感L
a
、L
b
、L
c
的感值均为L＝380μH。
[0022]选取一个系统作为本控制方法实施对象，考虑电网基波电压幅值为v
d(1)
＝220V(rms)，电网电压存在畸变，其中假定存在五次谐波电压幅值为11V(rms)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于畸变电网电压的单级式三相储能变流器充电电流纹波抑制方法，其特征在于，控制部分包括：PLL锁相环模块(101)、基波电压提取模块(102)、五次谐波电压提取模块(103)、基波电流提取模块(104)、五次谐波电流提取模块(105)、五次谐波电流控制计算模块(106)、电流调节器A(107)、电流调节器B(108)、dq反变换模块A(109)、dq反变换模块B(110)；采样电网电压v
a
、v
b
、v
c
连接至PLL锁相环模块(101)、基波电压提取模块(102)、五次谐波电压提取模块(103)的输入端；采样电感电流i
a
、i
b
、i
c
连接至基波电流提取模块(104)、五次谐波电流提取模块(105)的输入端；PLL锁相环模块(101)输出端输出相位角θ，并连接到基波电压提取模块(102)、基波电流提取模块(104)、五次谐波电压提取模块(103)、五次谐波电流控制计算模块(106)、dq反变换模块A(109)的输入端；基波电压提取模块(102)输出d轴基波电压v
d(1)
和q轴基波电压v
q(1)
，其中v
d(1)
连接到五次谐波电压提取模块(103)、五次谐波电流控制计算模块(106)的输入端，v
q(1)
连接到五次谐波电压提取模块(103)的输入端；五次谐波电压提取模块(103)输出d轴五次谐波电压v
d(5)
连接到五次谐波电流控制计算模块(106)的输入端；基波电流提取模块(104)输出d轴基波电流i
d(1)
和q轴基波电流i
q(1)
，其中i
d(1)
连接到五次谐波电流控制计算模块(106)、五次谐波电流提取模块(105)、电流调节器A(107)的输入端，i
q(1)
连接到五次谐波电流提取模块(105)、电流调节器A(107)的输入端；五次谐波电流提取模块(105)输出d轴五次谐波电流i
d(5)
和q轴五次谐波电流i
q(5)
均连接到电流调节器B(108)的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，蔡浩清，徐德鸿，丁强，
申请(专利权)人：浙江康琇能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：