[发明专利]基于有源虚拟电感的多次低频电流纹波抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于有源虚拟电感的多次低频电流纹波抑制方法，该方法具有可热插拔，控制简洁，可靠性高，所需传感器少等优势。纹波抑制支路由有源虚拟电感L_vri与电容C_real串联构成，并联在直流母线端。有源虚拟电感L_vri的由一对互补导通的开关管S_a与S_b，一个电感L_r和一个电容C_r构成。该多次低频纹波抑制方法在直流母线端吸收低频电流纹波，使脉动能量在直流母线与该拓扑结构间传递，对负载影响少。该方法可以同时应对单次或多次低频电流谐波，泛用性强。同时，该拓扑结构在电路运行过程中具有良好的低频纹波抑制效果和较快的响应速度。本发明可用较小感值的电感与较小容值电容实现较好的纹波抑制效果，增加了系统的功率密度，提高了电源效率，延长了电源使用寿命，使电路稳定性增强。

技术领域

本发明涉及电能质量技术领域，具体涉及一种基于有源虚拟电感多次低频电流纹波抑制方法。

背景技术

在含直流母线的交直流微电网中，存在多种类型的交流负载，输出功率往往会呈现出多次低频脉动，并反馈到直流母线侧，则会使直流母线产生不同次的电流或电压低频纹波。然而，分布式电源大多为电压源输出模式，即直流母线电压一般保持恒定，因此，直流母线电流中必将包含大量相互叠加的多次低频纹波。这些低频纹波会降低逆变器的输出功率和转换效率，并给电源带来损害。

目前针对直流母线有效的低频纹波抑制方法可分为两类。第一类是通过控制或调制方法消除纹波或减少纹波的产生；第二类是增加额外的有源或无源储能电路，让纹波能量转移到储能电路中。

第一类通过控制或调制的方法按照位置又可分为直流母线侧消除和交流侧消除。在交流侧消除例如特定纹波消除法，是对逆变器的控制方法优化。通过计算出特定的开关导通角即可消除指定频率的纹波。但针对多次谐波的情况下，其计算量过于庞大，而且对于每一个变流器都有不一样的导通角，控制繁琐。而在直流母线上抑制低频纹波能量的方法，例如控制每个变流器或负载的开关管相移角度，可使各个负载产生的不同纹波相互叠加相互抵消。只是该方法对负载产生的纹波有要求，若产生的纹波频率各不相同，无论是在理论上还是实际中都无法完全消除低频纹波。

第二类增加额外储能电路的方法，按照位置也可分为直流母线侧和交流测。但是因为在交流侧添加的储能电路只能抑制逆变器本身产生的低频纹波，多个逆变器同时存在时需要添加多个储能电路，故在直流母线侧添加储能电路的方法更具有实用性。传统的方法是在直流母线上串联大电感或者并联大电容，与有源储能电路相比，功率密度低下。目前应用最多的是利用有源储能电路进行功率平衡来抑制低频纹波，但针对多次低频纹波的技术却还尚未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种仅使用小电容、小电感、少量开关管与传感器的电压源型直流母线多次低频电流纹波的抑制方法及其控制方式，减少直流侧储能元件的体积，提高系统功率密度。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：基于有源虚拟电感的多次低频电流纹波抑制方法，包括含有源虚拟电感串联电容的抑制纹波电路；

所述抑制纹波电路由有源虚拟电感L_vri与电容C_real串联构成，连接在直流母线之间；

所述抑制纹波电路利用纹波抑制支路的瞬时功率与负载产生的脉动功率大小相等，相位相反，实现指定多次纹波电流的吸收。

在一较佳实施例中：所述有源虚拟电感L_vri由互补导通的功率开关管S_a和 S_b组成一桥臂，桥臂两端分别连接直流母线的正负极，桥臂中点连接电感L_r的一端，电感L_r的另一端连接在电容C_r和电容C_real的中间，即电容C_r的负极板和电容C_real的正极板；