[发明专利]带电能质量治理功能的多重化双向变流器及其控制方法

说明书

本发明揭示了一种带电能质量治理功能的多重化双向变流器及其控制方法，它的控制系统分为两部分，其中一部分为有功控制和无功控制器，首先判断模块是否带有负载，对于带有负载的模块再判断是否需要有功能量回馈，当需要有功回馈时，将需要有功回馈的功率分配给各个带有负载的模块；对于空载模块则判断电网是否需要无功治理，如果需要则将需治理无功平均分配给各空载模块；另一部分为CPS‑SPWM控制器，它根据变流器模块工作的方式不同,对同种类的变流器模块采用同一种载波移相调制方法。该发明能达到实现电网有功的灵活调动、提高变流器的利用率、降低滤波器的负担、提高多重化双向变流器输出特性的目的。

技术领域

本发明涉及一种双向变流器，具体涉及一种带电能质量治理功能的多重化双向变流器及其控制方法。

背景技术

随着纯电动汽车及插电式混合动力汽车的普及，大量的充电设备将被安置到城市或乡村的各个角落，大型充电站将会大量建设并应用于汽车动力电池的充电。

目前，充电站多采用交流-直流(即，整流)方式为动力电池进行充电。整流环节多采用PWM整流器，其功率为单向流动，然后在直流变充电环节主要是根据负载的电压、电流或者功率需求精确调整输出。

由于充电站中可能存在多个需充电设备，造成当PWM整流器并联在交流母线上共同接入同一个公共接入点的。此时，每个工作中PWM整流器都会产生自身谐波，而不工作的PWM整流器则可能被切除，脱离与交流母线的电气接触。实际上，PWM整流器并没有很好的利用起来，它既没有实现能量的双向流动，没有利用好多个PWM整流器之间的相互作用，以降低PWM整流器自身输出谐波对电网的影响，也没有利用好闲置的PWM整流。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带电能质量治理功能的多重化双向变流器及其控制方法，以达到实现电网有功的灵活调动、提高变流器的利用率、降低滤波器的负担、提高多重化双向变流器输出特性的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种带电能质量治理功能的多重化双向变流器，包括电网交流电压互感器、有功和无功控制器、CPS-SPWM控制器、多个变流器模块、交流输出母线和集中滤波器；电网交流电压互感器、有功和无功控制器和CPS-SPWM控制器依次串联，并且电网交流电压互感器还接入电网；多个变流器模块相互并联，并联结到交流输出母线，交流输出母线接入集中滤波器；每个变流器模块均包括相互串联的变流器、输出电抗器、分输出电流互感器和交流侧开关，其中，变流器还与CPS-SPWM控制器耦接，分输出电流互感器还与有功和无功控制器耦接；CPS-SPWM控制器用于根据变流器模块的负载接入状态采用两个独立的载波移相调制，并分别根据带负载或空载的数量决定调制载波移相的角度大小。

优选地，带电能质量治理功能的多重化双向变流器还包括总输出电流互感器，该总输出电流互感器接入电网，还与有功和无功控制器耦接，并且还通过交流输出母线分别与多个变流器模块耦接。

优选地，每个变流器分别耦接有独立直流电容。

带电能质量治理功能的多重化双向变流器的控制系统分为两部分，其中一部分为有功控制和无功控制器，首先判断模块是否带有负载，对于带有负载的模块再判断是否需要有功能量回馈，当需要有功回馈时，将需要有功回馈的功率分配给各个带有负载的模块；对于空载模块则判断电网是否需要无功治理，如果需要则将需治理无功平均分配给各空载模块；另一部分为CPS-SPWM控制器，它根据变流器模块工作的方式不同对同种类的变流器模块采用同一种载波移相调制方法，不同种工作模式的变流器模块之间载波之间有一定的移相。其中所涉及的PWM双向变流器，不需要加装无功补偿和谐波治理装置，还能兼顾提高供电质量功能，治理其他设备产生的无功和谐波问题，节省供电系统设备安装空间，降低供电设备总投资。

更具体地，上述带电能质量治理功能的多重化双向变流器的控制方法主要包括以下步骤：