一種基于輔助環儲能系統的調諧濾波器設計方法技術方案

本發明專利技術公開了一種基于輔助環儲能系統的調諧濾波器設計方法，該調諧濾波器包括電感Lr、電容器Cr和電阻Rr，所述電感Lr、電容器Cr和電阻Rr串聯；首先根據直流側電壓與最大交換功率確定電阻Rr；然后根據調諧濾波器支路基頻部分的損耗確定電感下限值Lr_low；再根據可接受的角度偏差確定電感的偏移量確定電感上限值Lr_high；最后根據Lr_high與Lr_low選擇電感Lr，并根據電感與電容之間的關系公式確定電容Cr。根據本發明專利技術公開的一種基于輔助環儲能系統的調諧濾波器設計方法，可以在為輔助頻率分量提供低阻抗通路的同時，能夠最大限度的抑制基波分量的存在，即對基波分量形成一個高阻抗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及儲能
，尤其涉及一種基于輔助環儲能系統的調諧濾波器設計方法。
技術介紹
濾波器是一種能使有用信號順利通過而同時對無用頻率信號進行抑制(或衰減)的電子裝置。在近代電信設備和各類控制系統中，濾波器應用極為廣泛，在所有的電子部件中，使用最多，技術最為復雜的要算濾波器了。濾波器的優劣直接決定產品的優劣及整個系統的性能。所以，對濾波器的研究和生產歷來為各國所重視?；谳o助環儲能系統功率交換的調諧濾波器是針對基于輔助環的儲能系統設計的濾波器。調諧濾波器的存在是為了對輔助頻率分量形成一個低阻抗的諧振通路，同時對基波分量形成一個高阻支路。由于調諧濾波器為一諧振電路，在理想情況下，則只要該濾波器中的電感和電容值滿足諧振條件即可，但調諧濾波器在為輔助頻率分量提供低阻抗通路的同時，應該能最大限度的抑制基波分量的存在，即對基波分量形成一個盡可能高的阻抗。
技術實現思路
專利技術目的：為了對輔助頻率分量形成一個低阻抗的諧振通路，對基波分量形成一個高阻支路，本專利技術提供一種基于輔助環儲能系統的調諧濾波器設計方法。技術方案：本專利技術提供的一種基于輔助環儲能系統的調諧濾波器設計方法，所述儲能系統包括一個或多個H橋模塊，所述調諧濾波器包括電感Lr、電容Cr及電阻Rr，所述電感Lr、電容Cr、電阻Rr串聯，其特征在于，該方法包括以下步驟：(1)令直流側電壓為Vc，令最大交換功率為Pemax，根據電阻Rr與Vc、Pemax的關系確定Rr，公式為： P e m a x = V c 2 4 R r ; ]]>(2)令諧振頻率為fa，令諧振角頻率為ωa，令基波頻率為fm，令基波角頻率為ωm，令基頻部分的損耗值為Ploss_m，令電感的下限值為Lr_low，令調諧濾波器在基波時的阻抗角根據基波的功率損耗值及公式，計算出所述電感的下限值Lr_low，公式為：其中，Mh為H橋模塊中最大基波調制度，ωm＝2πfm，ωa＝2πfa；(3)令電感的上限值為Lr_high，令電感偏移量為ΔL，令可接受的角度偏差為令調諧濾波器支路在輔助頻率部分的實際阻抗為Zrr，根據ΔL與Zrr、Rr、ωa的關系計算ΔL，進而根據所述Lr_low與ΔL計算電感的上限值Lr_high，公式為：Lr_high＝Lr_low+ΔL；(4)根據計算出的Lr_low和Lr_high，選擇Lr，使Lr_low≤Lr≤Lr_high，根據所述Lr計算電容Cr的值，公式為： ω a L r = 1 ω a C r . ]]>有益效果：本專利技術提供的一種基于輔助環儲能系統的調諧濾波器在為輔助頻率分量提供低阻抗通路的同時，最大限度的抑制基波分量的存在，即對基波分量形成一個高阻抗。附圖說明圖1是調諧濾波器的拓撲圖；圖2是調諧濾波器組合一時的各電抗仿真圖；圖3是調諧濾波器組合二時的各電抗仿真圖；圖4是調諧濾波器選取兩種電感值時的調諧支路電流與總電流的電流比示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式，對本專利技術做進一步說明。本實施例的帶輔助環儲能系統包括三個H橋模塊，調諧濾波器包括電感Lr、電容Cr和電阻Rr，所述電感Lr、電容Cr、電阻Rr串聯，如圖1所示，調諧濾波器是為了對輔助頻率分量形成一個低阻抗的諧振通路，同時對基波分量形成一個高阻支路。由于調諧濾波器為一諧振電路，在理想情況下，則只要該濾波器中的電感和電容值滿足諧振條件即可，但調諧濾波器在為輔助頻率分量提供低阻抗通路的同時，應該能最大限度的抑制基波分量的存在，即對基波分量形成一個盡可能高的阻抗。(1)令直流側電壓為Vc，令最大交換功率為Pemax，根據電阻Rr與Vc、Pemax的關系確定Rr，公式為： P e m a x = V c 2 4 R r ; ]]>(2)對角頻率任意ω，調諧濾波器支路的阻抗值可以表示為： Z r = R r + jL r ( ω - ω a 2 ω ) ]]>其中，ωa＝2πfa為諧振角頻率。因為調諧濾波電路中的電阻Rr相對電抗來說很小，因而從上可知，調諧濾波器支路的阻抗值主要由其電感值決定，并且該支路在基波頻率和輔助頻率時的阻抗都隨著電感值Lr的增大而增大。令諧振頻率為fa，令諧振角頻率為ωa，令基波頻率為fm，令基波角頻率為ωm，令基頻部分的損耗值為Ploss_m，令電感的下限值為Lr_low，令調諧濾波器在基波時的阻抗角根據基波的功率損耗值及公式，計算出所述電感的下限值Lr_low，公式為：其中，Mh為三個H橋模塊中最大基波調制度，ωm＝2πfm，ωa＝2πfa；如果僅僅從調諧濾波器支路在基波部分的損耗來考慮，則其電感值Lr越大，其損耗越小。為了分析調諧濾波器中不同電感值對整個電路阻抗和電流的影響，選取兩種不同的調諧濾波器參數，并對其仿真結果進行比較，兩種參數如下表所示：仿真結果如圖2至4所示。從圖4可知，調諧濾波器在小電容的情況下電流比的方差明顯小于大電容時的情況。所以選擇小電容有利于兼顧調諧和LC濾波器濾波功能的實現。但是另一方面，諧振電路的品質因數且諧振支路電感和電容兩端的電壓有如下關系：UL(jω)＝UC(jω)＝QUi(jω)，也即當調諧濾波器中電容越小，電感越大時，品質因數越高，此時電感電容兩端將出現比Ui高出Q倍的過電壓。(3)同時，從另一個方面考慮，在實際使用的電感電容器必定存在一定的誤差，且會隨著外界環境(如使用溫度等)的改變，具體參數也會存在一定的偏移，上述誤差的存在，必定會對調諧濾波器的正確工作造成一定的影響。令電感的上限值為Lr_high，令電感偏移量為ΔL，令可接受的角度偏差為令調諧濾波器支路在輔助頻率部分的實際阻抗為Zrr，根據ΔL與Zrr、Rr、ωa的關系計算ΔL，進而根據所述Lr_low與ΔL計算電感的上限值Lr_high，公式為：本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于輔助環儲能系統的調諧濾波器設計方法，所述儲能系統包括一個或多個H橋模塊，所述調諧濾波器包括電感Lr、電容Cr及電阻Rr，所述電感Lr、電容Cr、電阻Rr串聯，其特征在于，該方法包括以下步驟：(1)令直流側電壓為Vc，令最大交換功率為Pemax，根據電阻Rr與Vc、Pemax的關系確定Rr，公式為：Pemax=Vc24Rr;]]>(2)令諧振頻率為fa，令諧振角頻率為ωa，令基波頻率為fm，令基波角頻率為ωm，令基頻部分的損耗值為Ploss_m，令電感的下限值為Lr_low，令調諧濾波器在基波時的阻抗角根據基波的功率損耗值及公式，計算出所述電感的下限值Lr_low，公式為：其中，Mh為H橋模塊中最大基波調制度，ωm＝2πfm，ωa＝2πfa；(3)令電感的上限值為Lr_high，令電感偏移量為ΔL，令可接受的角度偏差為令調諧濾波器支路在輔助頻率部分的實際阻抗為Zrr，根據ΔL與Zrr、Rr、ωa的關系計算ΔL，進而根據所述Lr_low與ΔL計算電感的上限值Lr_high，公式為：Lr_high＝Lr_low+ΔL；(4)根據計算出的Lr_low和Lr_high，選擇Lr，使Lr_low≤Lr≤Lr_high，根據所述Lr計算電容Cr的值，公式為：ωaLr=1ωaCr.]]>...

【技術特征摘要】
1.一種基于輔助環儲能系統的調諧濾波器設計方法，所述儲能系統包括一個或多個H橋模塊，所述調諧濾波器包括電感Lr、電容Cr及電阻Rr，所述電感Lr、電容Cr、電阻Rr串聯，其特征在于，該方法包括以下步驟：(1)令直流側電壓為Vc，令最大交換功率為Pemax，根據電阻Rr與Vc、Pemax的關系確定Rr，公式為： P e m a x = V c 2 4 R r ; ]]>(2)令諧振頻率為fa，令諧振角頻率為ωa，令基波頻率為fm，令基波角頻率為ωm，令基頻部分的損耗值為Ploss_m，令電感的下限值為Lr_low，令調諧濾波器在基波時的阻抗角根據基波的功率損耗值及公...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃麗麗，蔣瑋，張磊，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32