[发明专利]级联H桥中压变流器并网电流低频谐波抑制方法

说明书

本发明提供了一种级联H桥中压变流器并网电流低频谐波抑制方法，该方法，应用在网侧变流器中，所述网侧变流器包括：多个三相电压源型PWM子变流器；所述方法包括：在所述三相电压源型PWM子变流器的电压环控制回路中引入二阶变频陷波器来抑制直流母线波动电压引入的低频谐波。在不改变级联H桥式中压变流器系统拓扑结构的情况下，通过改变电压环控制回路来抑制功率模块直流母线电压波动对并网电流的影响，提高并网电流质量。

技术领域

本发明涉及变流器控制技术领域，具体地，涉及级联H桥中压变流器并网电流低频谐波抑制方法。

背景技术

级联H桥变流器由于其模块化设计以及可规模化生产的特点，在中压变频传动领域得到推广应用。传统级联H桥变流器网侧采用二极管不控整流方式，能量只能单向流动，限制了其应用范围。为实现变流器四象限运行，把该变流器拓扑中的二极管用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)替代，形成带有源前端(ActiveFront End，AFE)的级联H桥变流器，也称为能馈型级联H桥变流器，如图1所示。

级联H桥式中压变流器电机侧每相均工作于单相整流状态，因此在每个功率模块直流母线上会产生二倍于发电机定子电压频率的波动，若定子电压频率变化，该波动也是不定频的，该波动电压导致并网电流中含有两种低频谐波，影响并网电流质量。

直流母线电压波动影响并网电流质量是单相整流固有问题。第一种解决方法是通过增大直流母线电容来减小母线电压波动幅值进而抑制其影响，但是这种方式会导致系统动态性能的降低以及系统成本、体积的增加。第二种方案是采用有源滤波方式，在支撑电容旁边通过Buck/Boost电路并联高压电容构成二倍频通路，该方案增加系统开关器件使得损耗增加，同时增加系统硬件成本。第三种方案是整定网侧控制比例积分(ProportionIntegration，PI)调节器参数或者在网侧控制系统反馈环节增加一个低通滤波器，使得网侧变流器控制系统带宽低于波动电压频率，当波动电压频率较低时，控制系统带宽需要更低，这会导致系统动态性能下降。第四种方案是在控制系统中加入陷波器，但是这种固定参数的陷波器只能滤除某一固定频率的波动，对于波动频率变化的中压变流器并不适用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种级联H桥中压变流器并网电流低频谐波抑制方法。

根据本发明提供的级联H桥中压变流器并网电流低频谐波抑制方法，应用在网侧变流器中，所述网侧变流器包括：多个三相电压源型PWM子变流器；所述方法包括：

在所述三相电压源型PWM子变流器的电压环控制回路中引入二阶变频陷波器来抑制直流母线波动电压引入的低频谐波，所述二阶变频陷波器的传递函数H(s)如下：

式中：ω表示期望滤除的角频率，B表示衰减3dB的带宽，通常取10；s表示复变量；

假设发电机定子电压角频率为ω_g，则变频陷波器传递函数变为：

可选地，当所述三相电压源型PWM子变流器的电压环控制回路中加入变频陷波器后，则电压闭环传递函数W_cv(s)为：

式中：W_ov(s)表示电压开环传递函数。

可选地，在引入二阶变频陷波器之前，还包括：建立所述三相电压源型PWM子变流器的电压环控制回路，具体如下：