一种单相直流变压器及其直流电流谐波抑制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种单相直流变压器及其直流电流谐波抑制方法和装置，属于电力系统柔性直流输电技术领域。本发明专利技术方案包括采集单相直流变压器的直流电流，将此电流经过滤波器提取得到电流谐波分量，将电流谐波分量和经过一定时间延迟后的电流谐波分量，进行坐标变换，进而把坐标变换后的电流分量变为大小相等方向相反的电流分量，将每个反向电流分量分别经过若干条支路上的控制器调节控制，每条支路上的控制器根据抑制需求选择PI控制器或PR控制器，并将每条支路输出的结果进行叠加后再经过坐标逆变换得到与需抑制的直流电流谐波等效的电压补偿量。本发明专利技术方案解决了现有技术中直流变压器的直流侧存在谐波电流导致系统损耗和硬件成本增大的问题。件成本增大的问题。件成本增大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种单相直流变压器及其直流电流谐波抑制方法和装置


[0001]本专利技术涉及一种单相直流变压器及其直流电流谐波抑制方法和装置，属于电力系统柔性直流输电


技术介绍

[0002]单相全桥型直流变压器直流高低压侧电流谐波既会增大直流电流纹波，也会叠加在桥臂电流上，使桥臂电流有效值和额定容量增大，从而增加系统损耗和硬件成本。
[0003]有文献指出直流电流谐波峰值与桥臂电抗值有关，增大桥臂电抗值能够减小直流电流谐波峰值，可通过增大桥臂电感实现对直流的抑制，但是由于系统传输的总功率和等效总电抗成反比，增加桥臂电感后会引起功率峰值的减小，从而降低了直流变压器能够传输的最大功率，此外，增大桥臂电感也会带来成本和占地的提高，不利于紧凑化设计。
[0004]也有文献提出了基于正交虚拟矢量的单相全桥型直流变压器直流谐波抑制策略，通过构造一个与实际谐波相正交的虚拟矢量，再对实际谐波、虚拟矢量经过坐标旋转后的分量进行控制，实现二倍频谐波抑制。该抑制策略仅针对二倍频谐波，不能抑制四倍频谐波分量及其他频次的谐波分量，且在构建虚拟矢量进行坐标旋转变换过程中会引入其它频次的谐波，也会增大系统损耗和硬件成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种直流电流谐波抑制方法及其直流变压器，用以解决现有技术中直流变压器的直流侧存在谐波电流导致系统损耗和硬件成本增大的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0007]本专利技术的一种单相直流变压器的直流电流谐波抑制方法，采集单相直流变压器的高压侧或者低压侧的直流电流，将直流电流经过滤波器提取得到电流谐波分量，将所述电流谐波分量和所述电流谐波分量经过一定时间延迟后得到的虚拟电流谐波分量，进行坐标变换，进而把坐标变换后的电流分量变为大小相等方向相反的反向电流分量，将每个所述反向电流分量分别经过若干条支路上的控制器调节控制，每条支路上的控制器根据谐波抑制需求选择PI控制器或PR控制器，并将每条支路输出的结果进行叠加后再经过坐标逆变换得到与需抑制的直流电流谐波等效的电压补偿量，以利用所述电压补偿量对单相直流变压器进行控制。
[0008]本专利技术的有益效果为：将提取到的各倍频谐波分量跟对应的延迟后的虚拟矢量经过坐标变换后再变换为大小相等方向相反的电流谐波分量，将此电流谐波分量分别经过若干条支路上的控制器调节控制，每条支路通过PI控制器或者PR控制器来进行无静差控制，在进行不同频次的谐波抑制时，可以通过控制PI控制器和PR控制器支路的数量来实现各个谐波分量的抑制，从而降低直流变压器的系统损耗和硬件成本，控制方法简。
[0009]进一步地，所述一定时间是四分之一个二倍频谐波周期。
[0010]进一步地，当需要抑制二倍频谐波分量时，所述控制器选择PI控制器进行控制。
[0011]本专利技术的有益效果为：将二倍频谐波分量延时四分之一个二倍频谐波周期后经坐标变换后产生的分量为常数，只使用PI控制器即可实现对常量的控制，抑制方法简单。
[0012]进一步地，当需要抑制四倍频谐波分量时，所述控制器选择PR控制器进行控制。
[0013]本专利技术的有益效果为：将四倍频谐波分量延时一个四倍频谐波周期后经坐标变换后产生的分量为交流量，在对交流量进行抑制时，使用PR控制器可实现对交流量的无静差控制。
[0014]一种单相直流变压器的直流电流谐波抑制装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现如上述所述的单相直流变压器的直流电流谐波抑制方法。
[0015]一种直流变压器，包括单相逆变电路、隔离变压器和单相整流电路；单相逆变电路的交流端接隔离变压器的原边，单相整流电路的交流端接隔离变压器的副边；还包括上述所述的单相直流变压器直流电流谐波抑制装置。
[0016]进一步地，所述单相逆变电路和所述单相整流电路均为全桥结构。
[0017]进一步地，所述单相逆变电路和所述单相整流的每条桥臂上串联的若干子模块为半桥子模块。
[0018]进一步地，单相逆变电路和单相整流电路的每条桥臂上串联的子模块均包括与其旁路开关并联的转折晶闸管。
[0019]本专利技术的有益效果为：通过设置一个旁路开关来控制每个半桥子模块的投入情况，从而控制每个桥臂上半桥子模块的投入个数，达到控制桥臂电压的目的。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的直流变压器拓扑电路结构示意图；
[0021]图2是本专利技术的直流变压器半桥模块单元结构示意图；
[0022]图3是本专利技术的单相直流变压器的电流谐波抑制控制框图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0024]一种直流变压器的实施例：
[0025]如图1所示的一种直流变压器的拓扑电路，该拓扑电路包括单相逆变电路、隔离变压器和单相整流电路；单相逆变电路的交流端接隔离变压器的原边，单相整流电路的交流端接隔离变压器的副边，单相逆变电路和单相整流电路均为全桥结构，每个桥臂包含一定个数的半桥子模块和一个桥臂电抗器，同时两条直流母线各配置一个直流电抗器。
[0026]如图2所示半桥子模块包括上开关管(包括IGBT和与IGBT反并联的二极管)、下开关管(包括IGBT和与IGBT反并联的二极管)、电容C、一个旁路开关和一个转折晶闸管，在串联的上开关管和下开关管的两端并联电容C，旁路开关和转折晶匣管分别跟下开关管并联。
[0027]针对上述直流变压器直流侧的直流电流的控制策略如下：
[0028]1)直流侧电流谐波提取。
[0029]如图3所示，直流变压器直流侧直流母线上的电流i
dc
主要包括直流分量和谐波分
量，其中该谐波分量即为本专利技术直流电流谐波抑制方法的控制对象，因此仅需设计高通滤波器G
HP
(ω1)将直流电流i
dc
中的直流分量滤除即可，高通滤波器G
HP
(ω1)的截止频率可按照小于系统工作频率选取。将直流母线上的电流i
dc
通过高通滤波器G
HP
(ω1)提取后得到的谐波分量，该谐波分量包含特征次谐波分量诸如二倍频谐波分量、四倍频谐波分量等，其中二倍频谐波为主要谐波分量。
[0030]2)构建虚拟矢量。
[0031]如图3所示以二倍频谐波为基准，将实际谐波分量延时四分之一个二倍频谐波周期，构造一个虚拟矢量；以四倍频谐波为基准，将实际谐波分量也延时四分之一个二倍频谐波周期，构造一个虚拟矢量；构造后形成的矢量组包括二倍频矢量组，以及四倍频矢量组：
[0032]①
倍频矢量组：
[0033][0034]②
倍频矢量组：
[0035][0036]3)坐标变换。
[0037]如图3所示把实际谐波与虚拟谐波矢量经过αβ到dq坐标旋转变换后得到谐波在两相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相直流变压器的直流电流谐波抑制方法，其特征在于，采集单相直流变压器的高压侧或者低压侧的直流电流，将直流电流经过滤波器提取得到电流谐波分量，将所述电流谐波分量和所述电流谐波分量经过一定时间延迟后得到的虚拟电流谐波分量，进行坐标变换，进而把坐标变换后的电流分量变为大小相等方向相反的反向电流分量，将每个所述反向电流分量分别经过若干条支路上的控制器调节控制，每条支路上的控制器根据谐波抑制需求选择PI控制器或PR控制器，并将每条支路输出的结果进行叠加后再经过坐标逆变换得到与需抑制的直流电流谐波等效的电压补偿量，以利用所述电压补偿量对单相直流变压器进行控制。2.根据权利要求1所述的单相直流变压器的直流电流谐波抑制方法，其特征在于，所述一定时间是四分之一个二倍频谐波周期。3.根据权利要求1所述的单相直流变压器的直流电流谐波抑制方法，其特征在于，当需要抑制二倍频谐波分量时，所述控制器选择PI控制器进行控制。4.根据权利要求1所述的单相直流变压器的直流电流谐波抑制...

【专利技术属性】
技术研发人员：行登江，刘启建，王先为，杨美娟，刘欣和，李道洋，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：