一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器的制作方法

本发明属于电力储能设备，具体涉及一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器。

背景技术：

1、电网中谐波的产生主要有三类，第一是发电机由于三相绕组制作上很难做到绝对对称，铁芯也难以做到绝对均匀一致和其他存在的原有等，发电端多少会产生一些谐波。第二是输配电系统中电力变压器产生的谐波，由于变压器铁芯磁化曲线的非线性，当变压器工作在接近磁化曲线饱和段上时，就使得电流含有谐波。第三才是用电设备产生的谐波，比如含有开关管的设备等。

2、从工作原理来说，对电网的谐波抑制技术目前主要分为两类：一类为无源滤波抑制器，它主要采用电容、电感谐振原理来达到“吸收”谐波的目的，但是由于其负载效应明显，同时存在通带内的能量损耗，另外，由于电感器的使用，其体积和重量都比较大。第二类为有源谐波抑制器，该抑制器本身为一个谐波源，其发生的谐波与负载产生的谐波大小相等方向相反，正好抵消掉负载的谐波，从而达到消除谐波的目的。

3、但是目前国内的谐波抑制器还处于发展阶段，而且是单独的一套设备系统，导致其价格和使用成本较高，只有少数工厂和特殊企业在用；因此，如何降低谐波抑制成本是本领域内亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器，克服了现有技术的不足，能够实现动态补偿抑制谐波，并同时对多个频率和幅值随时间动态变化的谐波进行抑制，同时能够满足谐波源有变化的极快响应，并能同时完成对电网工频的正常功率控制，实现一机多用。

2、为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

3、一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器，设置在储能单元和电网之间的变流器本体、数据采集单元以及智能控制单元；

4、所述数据采集单元用于采集电网和变流器的电流及电压值，且数据采集单元的输出端与智能控制单元电性连接；

5、所述智能控制单元包括数字锁相模块、电压变换模块、电流变换模块以及控制输出模块，用于接收数据采集单元的电流及电压值，对电流和电压值进行处理，得到各次谐波分量的控制参考值，并将控制参考值传输至变流器本体；

6、所述变流器本体用于接收智能控制单元的信号，并根据信号生成控制信号，控制变流器开关管的导通或关闭状态，对非线性负载动态产生的谐波电流实时吸收。

7、进一步，所述数据采集单元包括两个电流采集模块和一个电压采集模块，两个所述电流采集模块分别用于采集电网端电流值和变流器的输出电流值，所述电压采集模块用于采集电网端的电压值。

8、进一步，所述数字锁相模块通过与数据采集单元连接，获取电网端电压值和变流器的输出电流值，得到基频相位实时值，并将基频相位实时值分别传输至电压变换模块和电流变换模块。

9、进一步，所述电压变换模块用于根据基频相位实时值得到旋转坐标系下各次谐波dq轴分量，所述电流变换模块用于根据基频相位实时值得到电流的各次谐波分量。

10、进一步，所述控制输出模块的输入端分别与电压变换模块和电流变换模块电性连接，用于向变流器本体输出各次谐波分量的控制参考值。

11、进一步，所述变流器本体包括滤波器、输出电流调节器、参考电压生成器以及pwm调制波生成器；

12、所述滤波器用于对变流器直流母线电压进行滤波处理，输出相对平滑值；

13、所述输出电流调节器的输入端与智能控制单元电性连接，用于输出指令电流；

14、所述参考电压生成器通过与智能控制单元连接，用于输出参考电压值；

15、所述pwm调制波生成器用于接收参考电压值，生成调制波作用于控制变流器开关管的导通或关闭状态。

16、本发明与现有技术相比较，具有以下有益效果：

17、本发明主要具有以下三大功能：

18、1.网侧电压动态跟踪功能：对电网侧基频电压进行跟踪，实现快速的数字锁相功能，该功能是并网储能的基本功能，在传统设备上已经具有该功能，区别在于处理响应速度和精度。本综合处理单元的锁相精度需要满足对一定次数谐波的鉴别功能，所以会比传统采样频率和精度更高。

19、2.网侧电流频域跟踪功能：以电网电压基频进行实时跟踪为基础，对电网侧电流进行实时采样，并进行时域到频域的时频变换，对行业内公认出现最多的各次电流谐波进行全范围覆盖，计算出电网侧基频和各次谐波的dq轴电流分量，并以此对变流器侧的输出目标值进行更新，达到对非线性负载所产生的谐波电流进行动态跟踪的目的。

20、3.变流器输出电流控制功能：与传统变流器的区别在于，传统变流器仅产生工频电流的有功或者无功输出，仅对负载的工频负载进行吸纳；而该功能除了输出工频电流以外，通过对网端由于非线性负载产生的谐波dq轴电流分量的动态提取，还能够对功能2反馈的谐波电流进行筛选，对负载动态产生的谐波分量进行处理，并生成谐波电流输出目标值，该目标既包含基频电流，同时包含一定次数谐波的组合电流，通过pwm生成器产生对变流器开关组进行控制的pwm开关信号，达到对非线性负载动态产生的谐波电流进行实时吸收的目的。

21、本发明为了减少专门的谐波滤波设备投入，利用并网储能系统拓扑结构的先天优势，提出在并网状态储能系统的一种动态谐波抑制策略，该技术克服传统无源谐波抑制器的缺点，能够实现动态补偿抑制谐波，并同时对多个频率和幅值随时间动态变化的谐波进行抑制，同时能够满足谐波源有变化的极快响应，并能同时完成对电网工频的正常功率控制，实现一机多用。

技术特征：

1.一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器，其特征在于：设置在储能单元和电网之间的变流器本体、数据采集单元以及智能控制单元；

2.根据权利要求1所述的一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器，其特征在于：所述数据采集单元包括两个电流采集模块和一个电压采集模块，两个所述电流采集模块分别用于采集电网端电流值和变流器的输出电流值，所述电压采集模块用于采集电网端的电压值。

3.根据权利要求2所述的一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器，其特征在于：所述数字锁相模块通过与数据采集单元连接，获取电网端电压值和变流器的输出电流值，得到基频相位实时值，并将基频相位实时值分别传输至电压变换模块和电流变换模块。

4.根据权利要求3所述的一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器，其特征在于：所述电压变换模块用于根据基频相位实时值得到旋转坐标系下各次谐波dq轴分量，所述电流变换模块用于根据基频相位实时值得到电流的各次谐波分量。

5.根据权利要求4所述的一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器，其特征在于：所述控制输出模块的输入端分别与电压变换模块和电流变换模块电性连接，用于向变流器本体输出各次谐波分量的控制参考值。

6.根据权利要求1所述的一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器，其特征在于：所述变流器本体包括滤波器、输出电流调节器、参考电压生成器以及pwm调制波生成器；

技术总结
本发明属于电力储能设备技术领域，具体涉及一种具有动态谐波抑制功能的并网储能变流器，设置在储能单元和电网之间的变流器本体、数据采集单元以及智能控制单元；所述数据采集单元用于采集电网和变流器的电流及电压值，且数据采集单元的输出端与智能控制单元电性连接；所述智能控制单元用于接收数据采集单元的电流及电压值，对电流和电压值进行处理，得到各次谐波分量的控制参考值；所述变流器本体对非线性负载动态产生的谐波电流实时吸收。克服了现有技术的不足，能够实现动态补偿抑制谐波，并同时对多个频率和幅值随时间动态变化的谐波进行抑制，同时能够满足谐波源有变化的极快响应，并能同时完成对电网工频的正常功率控制，实现一机多用。

技术研发人员：王建伟,宦臣茂,耿向真,张麾
受保护的技术使用者：青岛能蜂电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25