[发明专利]一种交流微电网高次谐波有源稳定装置和方法

说明书

本发明公开了一种交流微电网高次谐波有源稳定装置和方法，所述方法包括：根据采集的母线电压信号，得到母线电压谐波分量和母线电压高次谐波角频率；根据母线电压高次谐波角频率和母线电压谐波分量，得到阻尼电流指令；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；根据有功电流指令和阻尼电流指令，得到输出电流指令，并根据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；根据调制电压信号获得PWM开关信号，控制三相H桥逆变电路中开关管的通断。本发明能够抑制交流微电网中易出现的1kHz～10kHz高次谐波，从而提高交流微电网系统稳定性。

技术领域

本发明属于微电网电能质量控制领域，更具体地，涉及一种交流微电网高次谐波有源稳定装置和方法。

背景技术

微电网作为传统大电网的重要补充，在可再生能源发电、海岛等边远地区供电、提高供电可靠性等方面具有重要的意义，近年来我国出现了大量微电网示范工程。随着微电网研究的深入，微电网中的电能质量问题也得到了越来越多人的关注。

交流微电网中含有大量分布式电源，而分布式电源通过并网变换器连接至同一交流母线，并通过交流母线接入电网。并网变换器使用高频开关器件和脉宽调制的方式，会产生大量的高次谐波；并且由于并网变换器中广泛使用的LCL滤波器自身存在谐振峰，也有可能威胁系统的稳定性；更为重要的是，多个并网变换器连接到电网的同一公共连接点时，变换器与变换器之间、变换器与电网之间存在的谐波交互作用可能引发谐振，使系统出现过电压、过电流现象，威胁系统的安全稳定运行。

目前，解决交流微电网系统稳定性问题的方法分两类：第一类方法从并网变换器的控制着手，通过改变并网变换器控制系统的参数，从根源上避免变换器与变换器之间、变换器与电网之间存在的谐波交互作用，减少谐振发生的可能性，但是这种方法需要先分析出整个微电网系统是否稳定以及稳定条件，一旦系统的规模较大，系统的稳定性问题将变得相当复杂，而且随着系统规模的改变，相应的稳定条件也将随之改变，因此该方法并不适用于大型交流微电网；第二类方法从微电网系统的外部着手，通过在交流母线上并联有源电能质量调节装置，实时检测微电网系统中谐振的发生，一旦系统不稳定，控制有源电能质量调节装置向系统中注入相应的阻尼电流，抑制系统中的谐振，但是传统的有源电能质量调节装置开关频率一般在10kHz左右，而交流微电网系统的谐振问题通常在1kHz至10kHz区间内，传统的装置无法解决。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种交流微电网高次谐波有源稳定装置和方法，旨在解决现有交流微电网系统中由于存在1kHz至10kHz的谐振，而造成系统稳定性较低的问题。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种交流微电网高次谐波有源稳定装置，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；