[發明專利]一種串聯LC型濾波器的主動阻抗補償裝置

在審

• 申請號: 201910114516.1
• 申請日: 2019-02-14
• 公開（公告）號: CN109638834A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 雷二濤;馬明;王玲;胡海濤;李朝陽
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司;廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02M1/12;H02J3/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本申請提供了一種串聯LC型濾波器的主動阻抗補償裝置，包括：功率主電路和控制模塊；功率主電路包括兩電平三相逆變橋H，直流側并聯一只支撐電容CD，交流側連接由濾波電感L和濾波電容C串聯構成的LC串聯濾波電路三組，其中，串聯的濾波電容C可以承受大部分公共連接點處的電壓，進而使得主動阻抗補償裝置承受的端電壓較小，避免在電壓較高的系統中采用多電平結構，簡化了控制；控制模塊MC連接兩電平三相逆變橋H，用于提供驅動信號；控制模塊MC包括A/D采樣模塊、鎖相環、諧波檢測環路(HDU)和阻抗補償環路(ZCL)，用以提供補償阻抗，降低PCC處電網的等效阻抗，提升電網穩定性。

技術領域

本申請涉及逆變器并網系統技術領域，尤其涉及一種串聯LC型濾波器的主動阻抗補償裝置。

背景技術

近些年來，隨著電力電子技術的發展，大量新型電力電子設備被接入電網，如新能源并網逆變器，高速電力機車，由于這些電力電子設備的控制器復雜，開關頻率高，因而具有極強的非線性特性和負電阻特性，帶來了傳統電網中不存在的新問題，如高次諧波諧振，諧波放大等，嚴重影響了電網系統的電能質量及穩定性，該問題已成為國內外學者的研究熱點。

新型電力電子設備接入電力系統所帶來的這一系列諧波諧振，諧波不穩定等問題的根源是由于電網阻抗和并網變流器系統阻抗不匹配造成的，這些問題常常會發生在弱電網，即電網阻抗較大的情況下，目前針對該類問題的解決方法主要有1)改善并網變流器的控制參數，進而改變并網并流器系統的阻抗特性，該方法會影響并網變流器原有的控制性能，限制較大；2)降低既有線路的阻抗，該方法投資較大；3)投入阻抗適配器用以改善并網變流器系統阻抗，然而，阻抗適配器的交流側通常采用串聯單電感，該拓撲表明適配裝置需承受PCC處的全部電壓，對于電壓較高的系統，需采用多電平拓撲，而這種拓撲又將增加成本和控制復雜度。因此提供一種控制簡單，即插即用型主動阻抗補償裝置，意義重大。

發明內容

本申請提供了一種串聯LC型濾波器的主動阻抗補償裝置，其中主動阻抗補償裝置交流側采用了串聯LC型濾波器的拓撲結構，串聯的濾波電容C可以承受大部分公共連接點處的電壓，進而使得主動阻抗補償裝置承受的端電壓較小，避免在電壓較高的系統中采用多電平結構，簡化了控制；主動阻抗補償裝置的控制模塊MC包含了諧波檢測環路(HDU)和阻抗補償環路(ZCL)，可以有效的降低PCC處電網的等效阻抗，提升電網穩定性；并且，由于該裝置的功率主電路均為無源元件，因此功率損耗極低。

本申請提供了一種串聯LC型濾波器的主動阻抗補償裝置，包括：功率主電路和控制模塊；

功率主電路包括兩電平三相逆變橋H，直流側并聯一只支撐電容CD，交流側連接由濾波電感L和濾波電容C串聯構成的LC串聯濾波電路三組；

控制模塊MC連接兩電平三相逆變橋H，用于提供驅動信號；

控制模塊MC包括A/D采樣模塊、鎖相環、諧波檢測環路和阻抗補償環路；

A/D采樣模塊連接直流側和交流側PCC處，用于獲取直流側電壓，交流側PCC處電壓及電流信號；

A/D采樣模塊的輸出端連接諧波檢測環路的輸入端，諧波檢測環路的輸出端連接阻抗補償環路，阻抗補償環路輸出驅動信號至兩電平三相逆變橋H；

鎖相環輸入端連接所述A/D采樣模塊輸出端，實時獲取系統頻率，所述鎖相環輸出端連接所述諧波檢測環路和所述阻抗補償環路，提供控制所需的系統頻率信號。

優選地，諧波檢測環路包括諧波電壓檢測子模塊；諧波電壓檢測子模塊包括第一abc-dq坐標變換單元、第一低通濾波器、第一dq-abc坐標變換單元和第一加法器；

第一abc-dq坐標變換單元的輸入端連接A/D采樣模塊，第一abc-dq坐標變換單元的輸出端連接第一低通濾波器的輸入端；

第一低通濾波器的輸出端連接第一dq-abc坐標變換單元的輸入端；