[发明专利]一种基于阻抗编辑的多低次谐波电流自适应抑制方法

说明书

一种基于阻抗编辑的多低次谐波电流自适应抑制方法，涉及电源谐波抑制领域，微网直流母线中存在大量的低频谐波电流，该低频谐波电流会流向源端的DC‑DC变换器，从而降低直流电源的使用寿命、降低DC‑DC变换器的效率、影响光伏系统最大功率点的跟踪以及影响变换器软开关的实现。同时，直流母线中各次低频纹波的频率和含量也可能会随着负载发生浮动。与传统的纹波抑制控制方法相比，通过对母线电流进行快速傅里叶分析来提取其中谐波含量及频率，然后对含量超出阈值的电流谐波进行抑制。在动态抑制低频电流谐波的同时，不会影响系统的动态性能。所提出的自适应低频谐波电流抑制方法不需要额外的电气元件，降低系统成本，提高系统的效率。

技术领域

本发明涉及电源谐波抑制领域，尤其是涉及一种基于阻抗编辑的多低次谐波电流自适应抑制方法。

背景技术

低频谐波电流在工业生产使用的电源系统中随处可见，并对其产生不小的影响。新能源制氢成为了当前最为热门的研究项目之一。所谓新能源制氢，即可再生能源系统直接通过AC-DC变换器整流后再为电解装置供电制氢，或是AC-DC变换器和DC-DC变换器两级共同作用为制氢装置供电。其中，双极式AC-DC 变换器输出电压调节范围宽，功率因数更高，制氢效果更好。但产生的低次纹波影响前级可再生能源设备转换效率的同时，还容易损坏后级制氢设备。此外，微电网系统中分布式可再生能源(DERs)模块中，由于多个DC-DC以及DC-AC变换器连接至直流母线，其中，单相逆变器产生的二次谐波电流以及三相变换器不平衡产生的三次谐波和五次谐波电流会大量流入直流母线侧。这些低频谐波电流会通过DC-DC变换器流入DERs，降低能源转换效率，缩短设备使用寿命。同时，大量低频纹波会使传导损耗增加、输入滤波器尺寸增大、电能质量恶化等问题，因此，抑制低频电流纹波具有重要的现实意义。

目前提出的低频谐波电流抑制方法分为两类。第一类是加入额外低频谐波抑制电路。最常用的方法在直流母线侧并入一个大电解电容或者加入一个谐振频率为二倍基波频率的LC 谐振电路来抑制二次电流谐波。该方法简单便捷，但是要达到抑制效果所需的电解电容体积大，寿命短，降低系统功率密度及效率。采用有源电力滤波器，通过向直流母线注入同幅反相谐波电流补偿直流母线的低频谐波电流。该方法谐波抑制效果好，但是成本较高，且存在额外元件损耗。通过在直流母线端并接双向DC-DC变换器或功率解耦电路吸收低频谐波，但会使得系统复杂度增加，系统效率降低。第二类是通过对电源端变换器采用适当的控制的方式实现低频谐波电流的抑制。该方法不需要添加额外的电子器件，故在抑制谐波电流的同时，不会有额外的损耗。中国专利CN102843020B公开的两级式逆变器中前级变换器二次谐波电流的抑制方法及其控制电路中将前级输出电感电流采样信号与调制信号相乘后通过带通滤波器，并与经过跟随器的电感电流采样信号一起作为电流调节器反馈信号，与电压调节器信号共同产生调节信号送入PWM调制器，该控制方法结构简单，实现方便，能有效抑制输入二次纹波电流。但没有考虑到，实际运行中输出电压频率并非稳定在工频，直接将两倍工频作为特征频率会导致实际抑制效果及动态性能不佳。中国专利CN111293869A公开的一种两级式逆变电源的电感电流反馈路径二次谐波电流抑制方法中，在电压电流双闭环控制策略的基础上，又添加逆变器输入电流i_inv前馈路径提升系统动态性能，使得系统具有二次谐波电流抑制能力的同时，还拥有优秀动态性能。但本文仅对二次谐波电流进行了抑制，而在实际直流微网应用中，负载端往往存在三相不平衡交流负载，这意味着直流母线端可能会出现二次以上的谐波电流分量，而这些谐波含量同样是不可忽略的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于阻抗编辑的多低次谐波电流自适应抑制方法。

本发明的技术方案是通过控制来抑制微电网系统直流电源低频谐波电流。

本发明所控制系统由直流电源、前级DC-DC变换器、后级各类变换器组成；所述直流电源由新能源发电装置、燃料电池等提供；所述前级DC-DC变换器输出端含有LC电路或者类似LC电路的DC-DC变换电路；所述后级变换器包含DC-DC变换器、单相逆变器、三相逆变器等。