一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法

本发明涉及双极直流系统谐波电流抑制领域，具体是一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法。

背景技术：

1、通常，为减少天气原因导致的可再生能源出力变化的影响、降低储能需求和运营成本以及增加可靠性，会将直流微电网进行互联。此外，直流微电网还可通过电网接口变换器(grid-interface converters,gic)连接至交流市电或交流微电网，从而灵活实现功率平衡和能源交易。在小规模直流微网中，单相双向变换器可用作gic。在单相gic并网的情况下，当gic在单位功率因数下工作时，直流母线电压中必然会出现二阶谐波。在不平衡电压下，三相gic的直流侧也会产生此谐波。二次谐波电流的存在将增大分布式电源变换器中变压器电流的瞬时值，增大磁芯损耗，甚至出现磁饱和现象。再者如果分布式电源变换器实现了软开关，在二次谐波电流的波谷处，电感电流的瞬时值将小于平均值，影响软开关的实现，从而增大开关损耗。如果二次谐波电流流入线路中，沿线负载均会遭受上述风险，影响各负载的正常运行。目前，二次谐波电流的问题通过硬件方案和控制方案来解决。硬件解决方案包括增大母线电容，使用不同的gic拓扑和安装有功功率解耦电路等，其目的在于通过硬件电路消除母线电压纹波，同时减小变换器中的二次谐波电流。但以上方法依靠受控系统的先验知识来获得高性能，受系统运行方式影响较大，并且需要更高成本的直流母线电压或硬件修改。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法，包括如下步骤：

2、步骤一，通过模量变换，建立含tab-pfc的交直流互联双极微电网对称分量模型；

3、步骤二，基于含tab-pfc的交直流互联双极微电网对称分量模型，建立嵌入改进陷波器的fbc电压电流双环控制器，通过嵌入改进陷波器的fbc电压电流双环控制器增大tab-pfc二次谐波阻抗，抑制双极直流系统二次谐波电流。

4、进一步的，所述的通过模量变换，建立含tab-pfc的交直流互联双极微电网对称分量模型，包括：将交直流互联双极微电网中的tab-pfc的对称分量电路模型、负载的对称分量电路模型和传输线路的对称分量电路模型连接，得到交直流互联双极微电网的对称分量模型。

5、进一步的，对tab-pfc进行状态空间建模，其大信号模型下式所示，

6、

7、式中：ts为采样频率；

8、其中，

9、

10、

11、式中：lp、ln分别为正、负极滤波电感、cp和cn分别为正、负极滤波电容，dp、dn分别为正、负极tab-pfc的占空比；

12、经对称分量变换后，且假设rlp＝rln＝rl,lp＝ln＝l,cp＝cn＝c，则tab-pfc的对称分量大信号模型如下式所示：

13、

14、其中am和bm如下式(所示：

15、

16、

17、式中：il0、il1分别为正、负极的输出滤波电感电流共模分量和差模分量，vk0和vk1分别为tab-pfc的正、负极输出电压共模分量和差模分量，i0、i1分别为正、负极输电线路的电流共模分量和差模分量，vg0、vg1分别为正、负极tab-pfc输入电压共模分量和差模分量，d0、d1分别为正、负极tab-pfc占空比共模分量和差模分量。

18、进一步的，所述的通过模量变换得到负载的对称分量模型：

19、

20、vld1和vld0分别表示负载侧的正极电压和负极电压差模分量和共模分量，ild1和ild0分别表示正极负载电流和负极负载电流差模分量和共模分量，y1d、i1d分别为正、负极负载经由诺顿等效的等效差模(共模)导纳和差模电流源。

21、进一步的，所述的建立嵌入改进陷波器的fbc电压电流双环控制器，包括：

22、在单电压环控制的基础上引入电感电流闭环，构成电压电流双闭环控制，在控制环路中嵌入陷波器以增大tab-pfc二次谐波阻抗，采用的改进陷波器表达式为：

23、

24、式中：ωc为陷波器的特征角频率，2ξ1为陷波深度，2ξ2为滤波器带宽，α为大于1的偏差因子。

25、本发明的有益效果是：通过模量变换，推导含tab-pfc的交直流互联双极微电网对称分量模型；基于对称分量模型，提出嵌入改进陷波器的fbc电压电流双环控制框图，增大tab-pfc二次谐波阻抗以抑制双极直流系统二次谐波电流。

技术特征：

1.一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法，其特征在于，所述的通过模量变换，建立含tab-pfc的交直流互联双极微电网对称分量模型，包括：将交直流互联双极微电网中的tab-pfc的对称分量电路模型、负载的对称分量电路模型和传输线路的对称分量电路模型连接，得到交直流互联双极微电网的对称分量模型。

3.根据权利要求2所述的一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法，其特征在于，对tab-pfc进行状态空间建模，其大信号模型下式所示，

4.根据权利要求3所述的一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法，其特征在于，所述的通过模量变换得到负载的对称分量模型：

5.根据权利要求4所述的一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法，其特征在于，所述的建立嵌入改进陷波器的fbc电压电流双环控制器，包括：

技术总结
本发明公开了本一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法，包括如下步骤：步骤一，通过模量变换，建立含三有源桥直流潮流控制器的交直流互联双极微电网对称分量模型；步骤二，基于含TAB‑PFC的交直流互联双极微电网对称分量模型，建立嵌入改进陷波器的全桥变换器电压电流双环控制器，通过嵌入改进陷波器的FBC电压电流双环控制器增大TAB‑PFC二次谐波阻抗，抑制双极直流系统二次谐波电流。

技术研发人员：廖建权,宋雨妍,郭春生,王馨瑶,王渝红
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12