[发明专利]一种交流微电网高次谐波有源稳定装置和方法

权利要求书

1.一种交流微电网高次谐波有源稳定装置，其特征在于，所述稳定装置与交流微电网的交流母线连接；

所述稳定装置包括：储能电容、三相H桥逆变电路、LCL滤波器、采样模块、高次谐波频率检测模块、谐振控制器、电压外环控制模块、电流内环控制模块、驱动信号输出模块；所述三相H桥逆变电路中的开关管采用100kHz的开关频率；

所述采样模块，用于采集交流微电网的母线电压信号、LCL滤波器输出电流信号及储能电容电压信号；

所述高次谐波频率检测模块，用于对采集的母线电压信号进行递归离散傅里叶变换，得到母线电压谐波分量，并根据所述母线电压谐波分量，得到母线电压高次谐波角频率；

所述谐振控制器，用于根据所述母线电压高次谐波角频率和所述母线电压谐波分量，得到阻尼电流指令；

所述电压外环控制模块，用于根据设定的储能电容电压参考值，对采集到的储能电容电压进行电压闭环反馈调节，得到有功电流指令；

所述电流内环控制模块，根据所述有功电流指令和阻尼电流指令，得到输出电流指令，并根据所述输出电流指令对采集到的LCL滤波器输出电流进行电流闭环反馈调节，输出调制电压信号；

所述驱动信号输出模块，根据所述调制电压信号获得PWM开关信号，控制三相H桥逆变电路中开关管的通断。

2.根据权利要求1所述的一种交流微电网高次谐波有源稳定装置，其特征在于，所述高次谐波频率检测模块通过以下微分方程表示，

其中，v_ac,h为高次谐波频率检测模块的输入，即交流母线电压的谐波分量；ω_r为高次谐波角频率的估计值；x′为检测出的高次谐波信号；x′与x″分别为x对时间的一阶导数和二阶导数；e为输入信号与检测出的高次谐波信号之间的误差信号；k、λ为常系数。

3.根据权利要求1或2所述的一种交流微电网高次谐波有源稳定装置，其特征在于，所述谐振控制器的传递函数为

其中，R_d表示参考阻尼电阻，ω_r表示高次谐波角频率，ω_c表示谐振控制器带宽。

4.根据权利要求1所述的一种交流微电网高次谐波有源稳定装置，其特征在于，所述根据所述有功电流指令和阻尼电流指令，得到输出电流指令，具体为，所述有功电流指令减去所述阻尼电流指令，得到输出电流指令。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种交流微电网高次谐波有源稳定装置，其特征在于，所述三相H桥逆变电路中的开关管采用碳化硅或氮化镓材料。

6.一种交流微电网高次谐波有源稳定方法，其特征在于，包括：

(1)采集交流微电网的母线电压信号、LCL滤波器输出电流信号及储能电容电压信号；

(2)对采集的母线电压信号进行递归离散傅里叶变换，得到母线电压谐波分量，并根据所述母线电压谐波分量，得到母线电压高次谐波角频率；

(3)根据所述母线电压高次谐波角频率和所述母线电压谐波分量，得到阻尼电流指令；

(4)根据设定的储能电容电压参考值，对采集到的储能电容电压进行电压闭环反馈调节，得到有功电流指令；

(5)根据所述有功电流指令和阻尼电流指令，得到输出电流指令，并根据所述输出电流指令对采集到的LCL滤波器输出电流进行电流闭环反馈调节，输出调制电压信号；

(6)根据所述调制电压信号获得PWM开关信号，控制三相H桥逆变电路中开关管的通断。

7.根据权利要求6所述的一种交流微电网高次谐波有源稳定方法，其特征在于，步骤(2)中所述根据所述母线电压谐波分量，得到母线电压高次谐波角频率，具体为：根据所述母线电压谐波分量，通过微分方程：

得到母线电压高次谐波角频率；

其中，v_ac,h为高次谐波频率检测模块的输入，即交流母线电压的谐波分量；ω_r为高次谐波角频率的估计值；x′为检测出的高次谐波信号；x′与x″分别为x对时间的一阶导数和二阶导数；e为输入信号与检测出的高次谐波信号之间的误差信号；k、λ为常系数。