[发明专利]电力转换系统及其中LC电路阻尼方法

说明书

技术领域

本发明有关电力转换系统以及LC电路，尤其是存在于变换器与电网之间的LC电路的阻尼设备和方法。

背景技术

可再生能源电力系统通常包含发电模组和电力转换模组，发电模组如太阳能电池板、风力发电机等，而电力转换模组将发电模组产生的电流转换为电流强度和频率可控的交流电。在将产生的交流电并入电网时，该交流电的电压或电流需要与电网的电压或电流同步，并且其中的谐波成份尽量少。一些电力系统采用LC滤波器来减少所述交流电中的高频谐波成分。

常见的LC滤波器由电感和电容元件组成。当电感电抗值与电容电抗值相等时，即称LC滤波器处于谐振状态，该谐振状态所在的频率称为谐振频率。谐振频率的数学表达式如下：

fr=12πLC]]>

其中“L”为该LC滤波器的等效电感，“C”为等效电容，“fr”为谐振频率。当达到谐振频率时，滤波器的阻抗值最小，此时交流电中位于该谐振频率的谐波成分可能激发一个谐振波峰并传入电网。通常要在电力系统中设置阻尼以削弱此谐振波峰。

在LC滤波器中引入阻尼的一种传统方法是把一个电阻与LC滤波器的电容串联或并联起来。电阻法的缺点是该电阻消耗较多的电能，且由于电阻体积较大，使得整个滤波器体积较大。

6166929号美国专利(’929号专利)描述了一种在三相变换器与电动机之间的LC滤波器中设置阻尼的方法，即在LC滤波器的输出端电容上并联一个模拟器，模拟器计算出假设采用电阻法情况下将要通过该电阻的电流值，变换器的控制电路继而将相当于该值的电流减去，从而通过控件变换器的方法削弱LC滤波器的谐波峰值，解决了在滤波器中设置电阻浪费电能的缺点。

‘929号专利适用于驱动电动机的电力系统，相比于电动机的运行，可再生能源发电并导入电网的电力系统中，电网的变量和瞬时变化都更多，如果仍采用模拟器法模拟为变换器中的LC滤波器引入阻尼，可能对变换模组的稳定性带来不良影响。

因此，有必要为在发电模组和电网之间的LC滤波器中提供一种改进的阻尼方法和设备，以解决所述现有技术中的至少部分缺点。

发明内容

本发明的一个方面在于提供一种电力转换系统，该电力转换系统包括变换器、位于变换器与电网之间的LC滤波器、以及变换器控制系统。所述变换器包括若干半导体开关。所述LC滤波器包括一个或多个电容以及一个或多个与电网串联的电感，其所述LC滤波器与电网之间形成一等效的LC电路，该LC电路包括所述LC滤波器的电容和电感。所述变换器控制系统包括阻尼设备和一变换器控制器，该阻尼设备接收一LC滤波器信号和等效LC电路阻抗信号，以产生一阻尼信号。所述变换器控制器接收电流或电压指令信号、以及所述阻尼信号，以产生驱动变换器中半导体开关的控制信号。

本发明的另一个方面在于提供一种等效LC电路的阻尼方法，该等效LC电路包括一变换器与电网之间的LC滤波器的电感和电容、以及电网的等效阻抗，该方法包括接收LC滤波器电容直接或间接的电压或电流信号；接收一等效LC电路阻抗信号；根据所述等效LC电路阻抗信号得到该等效LC电路的谐振频率；选定一模拟阻抗值，使得在保证电力变换器稳定性的同时，较多的减弱等效LC电路的谐振峰值；根据该模拟阻抗值以及LC滤波器电容直接或间接的电压或电流信号，产生阻尼信号；以及用该阻尼信号产生控制变换器的电压或电流控制信号。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示是本发明一实施方式的发电系统结构图；

图2所示一等效LC电路的电路图；

图3所示为本发明一实施方式的变换模组的结构框图；

图4所示为本发明一实施方式的阻尼设备的结构框图；

图5所示为采用本发明一实施方式中模拟电阻的方法，用不同的模拟阻尼电阻值降低谐振波峰所测得的幅值特性图；

图6所示为采用本发明一实施方式中模拟电阻的方法，用不同的模拟电阻值所测得的变换模组的相位特性图；

图7所示为本发明另一实施方式的变换模组结构框图；

图8所示为本发明另一实施方式的变换模组结构框图；

图9所示为本发明另一实施方式的阻尼设备的结构框图；