[发明专利]一种宽频带动态谐波能量存储与利用方法

说明书

本发明提出一种宽频带动态谐波能量存储与利用方法，能实现谐波能量的收集与利用；当供电系统向用户端输电时，每一相上安装谐波分析仪用于检测电压的谐波，并用快速傅里叶变换示波器显示电压谐波信号，采用快速傅里叶变换计算谐波间谐波与高次谐波，并通过分析谐波信号来控制谐波能量存储系统的开断；谐波的电压通过交流/直流整流器将谐波电压的能量转换为直流电压，直流电压向谐波能量存储系统充电，将谐波能量存储在谐波能量存储系统中；谐波能量存储系统收集到的谐波能量通过电力逆变器逆变为220V 50Hz的工频三相电压并输送至电网，实现谐波能量的收集与利用。

技术领域

本发明属于电力系统谐波储能领域，涉及一种宽频带动态谐波能量存储与利用控制方法，适用于电力系统存储与利用谐波能量。

背景技术

由于电力系统中存在发电设备、输配电设备以及电力系统的非线性负载，在电能传输时基波电流会发生畸变产生谐波。传统的谐波补偿装置多采用设置电感电容调谐滤波器的方法来抑制谐波。谐波能量被滤波器损耗掉，没有进行充分的利用，造成了能量的浪费。且电感电容调谐滤波器的补偿特性易受电网阻抗与运行状态的影响，容易与电力系统产生并联谐振，进而造成谐波放大，导致电感电容调谐滤波器过载，甚至烧坏。

电能的品质因素是电能质量的一个重要标准，通过改善电压的谐波污染能够提高电能质量。基于谐波频率分布存储是谐波能量存储系统有效运行的方式之一。与传统谐波污染去除相比，谐波能量存储系统是采用谐波能量存储系统对谐波电压的能量进行存储，而不是用滤波器将能量消耗掉。谐波能量存储系统收集的是谐波电压经过整流器整流的输出电压，并通过谐波能量存储系统内部的电容来存储。谐波能量存储系统通过电力逆变器将电容收集的直流电压逆变为50Hz工频三相电压输往电网中，实现了谐波能量的利用，提高了电能质量。

发明内容

本发明提出一种宽频带动态谐波能量存储与利用方法。该方法将快速傅里叶变换分析应用于电压谐波检测与分析，实现电网电压的谐波检测，并分析出电网电压中存在的间谐波与高次谐波，以此间谐波与高次谐波的信号来控制对应的谐波信号整流器的开关，实现将交流谐波电压整流为直流电压，并对谐波能量存储系统进行充电，实现谐波能量的存储。

电网中高次谐波电压u₁(t)表示为：

其中，N为电压信号最高谐波次数；A_n为基波或谐波幅值；n为谐波次数，n＝1时为基波；为基波或谐波的初相位；ω₀为基波角频率，且T₀为信号基波周期。

间谐波信号的每个相邻周期的信号可能不同。且谐波信号是变化的，当变化满足M个基波周期变化重复一次。对该谐波周期信号的M个谐波周期进行傅里叶变换，间谐波电压u₂(t)表达式为：

其中，c_m为频率为的正弦间谐波信号的幅值；f₀为基波信号的频率,且f₀＝50Hz；为间谐波信号的初相位；M为周期信号的次数；m为间谐波信号的谐波次数；a_m为实轴分量的振幅，b_m为虚轴分量的振幅；j为虚数单位。

对间谐波进行分析：

当b_m≥0时，有

当b_m＜0时，有