一种中压异质混合型电能质量治理装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电能质量治理技术领域，公开了一种中压异质混合型电能质量治理装置及其控制方法，其装置通过两个结构相同的半桥模块

【技术实现步骤摘要】
一种中压异质混合型电能质量治理装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电能质量治理
，尤其涉及一种中压异质混合型电能质量治理装置及其控制方法
。

技术介绍

[0002]随着智能配电网的发展，以静止无功发生器
、
有源滤波器和光伏逆变器等为代表的各类并网变流器设备在电网中的占比不断上升，这使得并网变流器的输出性能与效率优化问题倍受关注
。
[0003]其中，在并网变流器的输出电平数
、
等效输出频率等输出性能优化方面，主要采用以中点钳位型
(Neutral Point Clamped,NPC)
或飞跨电容型
(Flying Capacitor,FC)
为代表的多电平并网变流器，它与传统的两电平并网变流器相比，
NPC
与
FC
型并网变流器可以输出的电平数更多
、
等效输出频率更高，装置对滤波器的体积要求更小，功率密度更高
。
但随着电平数增加，两种结构的器件数量呈现指数增加
。
[0004]在并网变流器的效率优化方面，主要以
SiC
金属氧化物半导体场效应晶体管
(Metal
‑
Oxide Semiconductor Field
‑
Effect Transistor
，
MOSFET)
为代表的新一代宽禁带半导体器开关频率更高
、
开关损耗更低
。
基于
SiC MOSFET
器件的并网变流器等效输出频率更高
、
整体损耗更小，装置的整体功率密度和效率更优
。
但
SiC MOSFET
器件成本为同规格
Si
基绝缘栅双极型晶体管
(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)
器件的5～8倍，装置总成本更高
。
[0005]为此，在多电平变换器拓扑中的应用中，对于并网变流器的输出性能与效率优化方面，现有技术中的多电平变换器拓扑中的应用器件数量较多且装置总成本较高
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种中压异质混合型电能质量治理装置及其控制方法，解决了对于并网变流器的输出性能与效率优化方面，现有技术中的多电平变换器拓扑中的应用器件数量较多且装置总成本较高的技术问题
。
[0007]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种中压异质混合型电能质量治理装置，包括两个结构相同的半桥模块
、
两个串联开关器件和两个输出端口；
[0008]每个所述半桥模块包括两个
SiC MOSFET
器件和直流侧电容，两个所述
SiC MOSFET
器件和所述直流侧电容依次串联构成回路；
[0009]两个所述半桥模块的直流侧通过两个所述串联开关器件连接；
[0010]两个所述半桥模块分别通过两个所述输出端口连接变压器并联接入电网内，其中，任一个所述半桥模块与其相应的所述输出端口之间设有滤波电感；
[0011]通过限制所述串联开关器件和所述
SiC MOSFET
器件的导通状态，从而形成不同的输出电平
。
[0012]优选地，所述串联开关器件采用
Si IGBT
开关器件
。
[0013]第二方面，本专利技术还提供了一种基于上述的中压异质混合型电能质量治理装置的控制方法，包括以下步骤：
[0014]将电能质量治理装置的直流侧电压实际值与直流侧电压给定值进行作差比较，将所得的第一差值输入至
PI
控制器，得到
d
轴电流参考值和
q
轴电流参考值；
[0015]将电能质量治理装置输出的
d
轴电流分量和
q
轴电流分量分别与所述
d
轴电流参考值和所述
q
轴电流参考值进行作差比较，得到
d
轴电流差值和
q
轴电流差值；
[0016]将所述
d
轴电流差值输入至
d
轴的
PI
控制器，将
d
轴的
PI
控制器所输出的电压值与电网并网点的
d
轴电压分量相加后再减去前馈量，得到调制波的
d
轴分量参考值；
[0017]将所述
q
轴电流差值输入至
q
轴的
PI
控制器，将
q
轴的
PI
控制器所输出的电压值与电网并网点的
q
轴电压分量相加后再加上前馈量，得到调制波的
q
轴分量参考值；
[0018]将所述调制波的
d
轴分量参考值和所述调制波的
q
轴分量参考值进行派克反变换，得到调制波
。
[0019]优选地，本方法还包括：
[0020]获取电能质量治理装置的输出电压和输出电流；
[0021]将所述输出电压与直流侧电容的给定电压进行比较，得到电压比较结果，将所述输出电流与零进行比较，得到电流比较结果；
[0022]比较两个所述半桥模块的直流侧电容的电压大小，确定电压较大的直流侧电容和电压较小的直流侧电容；
[0023]根据所述电压比较结果和所述电流比较结果，确定电压较大的直流侧电容和电压较小的直流侧电容的工作状态，所述工作状态包括常通
、
脉宽调变斩波和旁路
。
[0024]优选地，根据所述电压比较结果和所述电流比较结果，确定电压较大的直流侧电容和电压较小的直流侧电容的工作状态，所述工作状态包括常通
、
脉宽调变斩波和旁路的步骤具体包括：
[0025]若所述输出电压为两倍的直流侧电容的给定电压且输出电流大于零，则电能质量治理装置为充电状态，并确定电压较大的直流侧电容为脉宽调变斩波，电压较小的直流侧电容为常通；
[0026]若所述输出电压为两倍的直流侧电容的给定电压且输出电流小于零，则电能质量治理装置为放电状态，并确定电压较大的直流侧电容为常通，电压较小的直流侧电容为脉宽调变斩波；
[0027]若所述输出电压为直流侧电容的给定电压且输出电流大于零，则电能质量治理装置为充电状态，并确定电压较大的直流侧电容为旁路，电压较小的直流侧电容为脉宽调变斩波；
[0028]若所述输出电压为直流侧电容的给定电压且输出电流小于零，则电能质量治理装置为放电状态，并确定电压较大的直流侧电容为脉宽调变斩波，电压较小的直流侧电容为旁路；
[0029]若所述输出电压为负两倍的直流侧电容的给定电压且输出电流大于零，则电能质量治本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种中压异质混合型电能质量治理装置，其特征在于，包括两个结构相同的半桥模块
、
两个串联开关器件和两个输出端口；每个所述半桥模块包括两个
SiC MOSFET
器件和直流侧电容，两个所述
SiC MOSFET
器件和所述直流侧电容依次串联构成回路；两个所述半桥模块的直流侧通过两个所述串联开关器件连接；两个所述半桥模块分别通过两个所述输出端口连接变压器并联接入电网内，其中，任一个所述半桥模块与其相应的所述输出端口之间设有滤波电感；通过限制所述串联开关器件和所述
SiC MOSFET
器件的导通状态，从而形成不同的输出电平
。2.
根据权利要求1所述的中压异质混合型电能质量治理装置，其特征在于，所述串联开关器件采用
SiIGBT
开关器件
。3.
一种基于权利要求1～2任一项所述的中压异质混合型电能质量治理装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：将电能质量治理装置的直流侧电压实际值与直流侧电压给定值进行作差比较，将所得的第一差值输入至
PI
控制器，得到
d
轴电流参考值和
q
轴电流参考值；将电能质量治理装置输出的
d
轴电流分量和
q
轴电流分量分别与所述
d
轴电流参考值和所述
q
轴电流参考值进行作差比较，得到
d
轴电流差值和
q
轴电流差值；将所述
d
轴电流差值输入至
d
轴的
PI
控制器，将
d
轴的
PI
控制器所输出的电压值与电网并网点的
d
轴电压分量相加后再减去前馈量，得到调制波的
d
轴分量参考值；将所述
q
轴电流差值输入至
q
轴的
PI
控制器，将
q
轴的
PI
控制器所输出的电压值与电网并网点的
q
轴电压分量相加后再加上前馈量，得到调制波的
q
轴分量参考值；将所述调制波的
d
轴分量参...

【专利技术属性】
技术研发人员：要若天，刘尧，白浩，刘迪燊，夏子鹏，杨炜晨，程旭，李巍，赖嘉源，徐敏，谢天权，陈嘉徽，王恒驰，张瀚文，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：