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储能系统技术 储能系统 储能变流器PCS ★ 5.0

一种抑制电网谐波的储能变流器陷波控制策略

A Notch Control Strategy of Energy Storage Converter for Suppressing Grid Harmonics

作者 Gaoxiang Li · Yang Shao · Hongzhi Pan · Xiao Liu
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2024年10月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 储能变流器PCS
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 非线性负载 电网电流畸变 储能变流器 陷波控制策略 宽带谐波抑制
语言:

中文摘要

摘要:非线性负载引入的谐波电流容易导致电网电流畸变。然而,传统的基于滤波器的方法只能抑制滤波器提取的谐波,难以有效抑制不确定负载的谐波,例如脉冲负载引入的耦合谐波。首先,基于阻抗模型揭示了非线性负载导致电网电流畸变的机理。然后,针对储能变流器提出了一种陷波控制策略,该策略可显著降低储能变流器的阻抗,使优化后的变流器更像一个陷波滤波器。此外,还讨论了控制参数对所提出控制策略的影响以及优化后变流器的运行限制。最后,仿真和实验结果验证了所提出的控制策略无需谐波提取滤波器即可有效抑制宽带谐波。

English Abstract

Harmonic currents introduced by nonlinear loads are prone to cause grid current distortion. However, the conventional filter-based method can only suppress harmonics extracted by the filter, and it is difficult to effectively suppress the harmonics of uncertainty loads, such as coupled harmonics introduced by the pulse load. First, the mechanism of grid current distortion caused by nonlinear loads is revealed based on the impedance model. Then, a notch control strategy is proposed for the energy storage converter, which can significantly reduce the impedance of the energy storage converter and make the optimized converter more like a notch filter. In addition, the impact of the control parameters on the proposed control and the operational limitations of the optimized converter are discussed. Finally, simulation and experimental results verify that the proposed control can effectively suppress broadband harmonics without harmonic extraction filters.
S

SunView 深度解读

从阳光电源储能系统业务角度看,该论文提出的陷波控制策略具有重要的工程应用价值。当前新能源场站中,非线性负载(如电弧炉、电气化铁路等)和脉冲型负载引入的耦合谐波问题日益突出,传统基于滤波器的谐波抑制方案存在明显局限性:需要预先提取谐波特征,难以应对不确定性负载的宽频谐波,且增加了系统成本和复杂度。

该技术通过优化储能变流器的控制策略,从阻抗特性层面重塑系统响应,使变流器本身呈现陷波滤波器特性,能够在无需额外谐波提取环节的情况下实现宽频谐波抑制。这与阳光电源储能变流器PCS产品的技术演进方向高度契合,特别是在工商业储能和大型储能电站应用场景中,该技术可显著提升电能质量控制能力,增强产品在电网适应性和并网友好性方面的竞争优势。

从技术成熟度评估,论文已完成仿真和实验验证,但工程化应用仍需关注几个关键问题:控制参数在不同工况下的自适应整定策略、多台变流器并联运行时的协调控制、以及在弱电网条件下的稳定性裕度。此外,该技术对数字控制器的计算能力和采样精度提出更高要求,需要评估现有硬件平台的兼容性。

对阳光电源而言,这是一个重要的技术储备方向。建议将该控制策略纳入下一代储能变流器的研发路线图,特别是针对高谐波污染场景开发差异化产品功能,同时可探索与主动电能质量治理业务的协同,形成"储能+电能质量"的综合解决方案,提升系统附加值。