[发明专利]一种用于能量路由器的基于SOGI的三次谐波注入法

说明书

本发明公开了一种用于能量路由器的基于SOGI的三次谐波注入法，通过CLARK变换将三相输出电压给定值变换到两相静止坐标系下；通过MSOGI‑FLL对两相静止坐标系下的输出电压给定值进行锁相并滤除高频噪声、谐波与负序基波分量，获得其中的正序基波分量；正序基波通过三次谐波发生器计算获得所需的三次谐波给定电压；三相输出电压给定值分别与三次谐波给定电压相加，实现基于SOGI的三次谐波注入法。本发明所述方法运用MSOGI‑FLL的频率自适用与高性能滤波特性，滤除谐波、负序基波以及高频噪声分量，精确的生成三次谐波电压，在能量路由器系统中实现精确的基于SOGI的三次谐波注入。

技术领域

本发明涉及电力电子变压器技术领域，尤其涉及一种用于能量路由器的基于SOGI的三次谐波注入法。

背景技术

能量路由器又称为电力电子变压器(PET)，相比传统电力变压器，PET不仅能实现电压等级变换、电气隔离和能量传递等功能，还能实现潮流控制、电能质量控制等额外功能，是未来电力系统发展的趋势。PET通过脉冲宽度调制(PWM)逆变或整流技术实现直流与交流电压之间的变换，为提高直流电压的利用率或提高调制度(交流电压与直流电压的比值)，已经开发了空间矢量脉宽调制(SVPWM)和三次谐波注入法的正弦脉冲宽度调制(SPWM)，能够在不增加谐波含量的前提下优化交流电压，提高直流电压利用率约15％。

空间矢量脉宽调制具有成熟的计算步骤，便于数字实现，但其交流侧零序分量的成分比较复杂，包含三次以及大量三的倍数次的零序电压分量，零序电压(又称为共模电压)是共模电流的主要激励源，会造成电磁污染、增加损耗等危害。理想的三次谐波注入法的正弦脉冲宽度调制仅生成并注入三次的零序电压，其交流侧零序分量的成分比较单一，这是其相对于空间矢量脉宽调制的显著优点。但在交流侧电压或三相调制波包含谐波、负序基波甚至高频噪声分量的情况下，传统的三次谐波注入法所生成的三次谐波电压会包含谐波、负序基波甚至高频噪声分量。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种用于能量路由器的基于SOGI的三次谐波注入法，所述方法运用MSOGI-FLL的频率自适用与高性能滤波特性，滤除谐波、负序基波以及高频噪声分量，精确的生成三次谐波电压，在能量路由器系统中实现精确的基于SOGI的三次谐波注入。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于能量路由器的基于SOGI的三次谐波注入法，包括以下步骤：

步骤1：通过CLARK变换将三相静止坐标系下的输出电压给定值与变换到两相静止坐标系下的输出电压给定值与

步骤2：通过MSOGI-FLL对两相静止坐标系下的输出电压给定值与进行锁相并滤除高频噪声、谐波与负序基波分量，获得两相静止坐标系下输出电压给定值的正序基波分量与

步骤3：两相静止坐标系下输出电压给定值的正序基波分量与经过三次谐波发生器的计算，获得所需的三次谐波给定电压

步骤4：三相静止坐标系下的输出电压给定值与分别与三次谐波给定电压相加，实现基于SOGI的三次谐波注入。

进一步地，所述步骤1通过CLARK变换将三相静止坐标系下的输出电压给定值与变换到两相静止坐标系下的输出电压给定值与的表达式为：

进一步地，所述步骤2中MSOGI-FLL是一种高性能的滤波器，由多个二阶广义积分器(MSOGIs)和一个锁频环(FLL)构成，具体包含一个DSOGI-FLL、多个可选的并联连接的谐波DSOGI以及谐波去耦网络，DSOGI-FLL由基波DSOGI、FLL与正序分量提取构成，每个DSOGI主要由两个基于二阶广义积分器的正交发生器(SOGI-QSG)构成。

进一步地，所述步骤3中三次谐波发生器采用三角函数的倍角公式进行计算，由输出电压给定值的正序基波分量与得到所需的三次谐波给定电压计算表达式为：