【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流供配电，尤其涉及一种用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置。
技术介绍
1、直流供配电系统是一种用于与电源或类似的供电系统一起使用的子系统。直流供配电系统作为可再生能源集成消纳、电动汽车高效接入、交流配网改造增容和综合能源系统的重要载体，已成为未来电网乃至能源互联网的发展方向之一。但其具有低惯性弱阻尼、系统耦合性强等特性，时变非线性负载、间歇式新能源、设备参数迁移等均易激发系统动态过程，使得源-网-荷随机激励及其引发的宽频段多谐振问题成为考验直流供配电系统安全高质量运行的重要因素。关于直流供配电系统所存在的谐振抑制问题，目前的方案中提出阻抗重塑的思路：一是通过有源阻尼调节变换器的端口阻抗特性来抑制系统谐振，二是通过更改系统中的无源器件来抑制系统谐振。以接口变换器附加有源阻尼控制为代表，基本思路是通过在控制环路中注入补偿信号来等效增加阻尼支路，实现对内部谐振的有源抑制或对输入(输出)阻抗的主动控制。但有源阻尼控制不仅会降低变换器的动态特性，还受到控制器带宽的约束；而由于直接更换系统中无源器件的方式灵活性太差。因此可在系统中附加电力电子装置，令装置模拟不同的无源器件来抑制系统谐振。与无源阻尼方式相比，该方法未改变系统稳态运行点且适用性更强。但随着直流系统电压和功率等级的抬升，现有装置中开关器件所承受的应力较大，装置可靠性难以保证；此外，由于直流供配电系统的谐振频段较宽，阻抗适配装置的控制带宽与阻抗模拟频段需结合系统的谐振频段进行相应设计以应满足宽频振荡抑制的需求，现有装置并未进行针对性设计。
2、因
技术实现思路
1、本专利技术的实施例提供一种用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，能够抑制直流供配电系统的宽频振荡，从而保障系统的安全稳定运行。
2、为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
3、一种用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，谐波扰动发生模块通过匹配接入模块接入作为待适配系统；
4、所述谐波扰动发生模块，包括：全桥逆变电路和滤波电路，滤波电路与全桥逆变电路相连接，所述滤波电路用于滤除开关谐波，改善谐波扰动输出质量；
5、所述匹配接入模块，包括：分段限流电路和故障保护电路，所述匹配接入模块用于作为中间环节连接谐波扰动发生模块和待适配系统的直流母线，所述待适配系统的类型为直流供配电系统。
6、在所述谐波扰动发生模块中，所述全桥逆变电路，包括：第一mos管 q1至第四mos管 q4，直流侧电容 cd并联于全桥逆变电路输入侧；所述滤波电路连接所述全桥逆变电路输出侧，前级滤波电感 lf和滤波电容 cf组成所述滤波电路。
7、在所述匹配接入模块中，包括：隔离变压器 tr、后级滤波电感 ls、隔直电容 cs和断路器二 sh；隔离变压器 tr原边通过断路器一 sc与滤波支路相连，隔离变压器 tr的副边串联所述匹配接入模块的后级滤波电感 ls和隔直电容 cs；所述分段限流电路与所述待适配系统的直流母线之间设置有断路器二 sh；
8、具体的，组成所述分段限流电路的元器件包括：第一至第二限流电阻 rs1和 rs2、第一至第三触发电阻 rg1至 rg3、第一至第二触发电容 cg1和 cg2、第一至第二稳压二极管 dg1和 dg2，以及第一至第二触发mos管 qg1和 qg2； rs1和 rs2在通过 cs充电的过程中，依次被触发mos管 qg1和 qg2切除，从而分段抑制充电过程中的电流冲击。其中，通过 rg1至 rg3为触发 qg1和 qg2的导通提供稳定的栅极电压；触发电阻 rg1~ rg3通过串联分压的基本原理，为触发mos管 qg1和 qg2的导通提供稳定的栅极电压；触发电容 cg1和 cg2与触发电阻 rg1和 rg2共同决定限流电阻 rs1与 rs2被切除的时间；稳压二极管 dg1和 dg2用于保证触发mos管 qg1和 qg2栅极电压的稳定。
9、所述故障保护电路包括：光耦、运算放大器和稳压二极管；当 cs发生短路故障时，所述光耦的副边输出低电平至所述运算放大器，所述运算放大器进而输出低电平并触发 qg2关断，此时 rs2投入匹配电路从而抑制短路冲击电流，从而保护该阻抗适配装置。其中，隔离变压器 tr和分段限流电路用于保证装置的平滑启动，故障保护电路用于隔直电容发生短路故障时反向驱动分段限流电路，限制短路电流进而保护阻抗适配装置。
10、进一步的，用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置的适配过程包括：
11、将所述匹配接入模块的输出端口并接于所述待适配系统的直流母线，此时断路器一 sc与断路器二 sh均处于断开状态；
12、闭合断路器二 sh，并等待隔直电容 cs充电至母线电压；
13、启动所述谐波扰动发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，谐波扰动发生模块通过匹配接入模块接入待适配系统；
2.根据权利要求1所述的用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，在所述谐波扰动发生模块中，所述全桥逆变电路，包括：第一MOS管Q1至第四MOS管Q4，直流侧电容Cd并联于全桥逆变电路输入侧；
3.根据权利要求1所述的用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，在所述匹配接入模块中，包括：隔离变压器Tr、后级滤波电感Ls、隔直电容Cs和断路器二Sh；
4.根据权利要求3所述的用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，组成所述分段限流电路的元器件包括：第一至第二限流电阻Rs1和Rs2、第一至第三触发电阻Rg1至Rg3、第一至第二触发电容Cg1和Cg2、第一至第二稳压二极管Dg1和Dg2，以及第一至第二触发MOS管Qg1和Qg2；Rs1和Rs2在通过Cs充电的过程中，依次被触发MOS管Qg1和Qg2切除，从而分段抑制充电过程中的电流冲击。
5.根据权利要求4所述的用于多电压等级直流供配
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，所述阻抗适配装置的适配过程包括：
7.根据权利要求6所述的用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，在阻抗模拟控制环路中，带通滤波器BPF1从母线电压vbus中提取振荡谐波分量作为内环电流指令值的信号基准；
8.根据权利要求7所述的用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，在电容电压自维持控制环路中，直流侧电容Cd的指令值vCd_ref和实际值vCd之差通过电压外环的PI调节器Gv(s)得到内环电流指令值iv_ref的信号基准；
...【技术特征摘要】
1.一种用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，谐波扰动发生模块通过匹配接入模块接入待适配系统；
2.根据权利要求1所述的用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，在所述谐波扰动发生模块中，所述全桥逆变电路，包括：第一mos管q1至第四mos管q4，直流侧电容cd并联于全桥逆变电路输入侧；
3.根据权利要求1所述的用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，在所述匹配接入模块中，包括：隔离变压器tr、后级滤波电感ls、隔直电容cs和断路器二sh；
4.根据权利要求3所述的用于多电压等级直流供配电系统的阻抗适配装置，其特征在于，组成所述分段限流电路的元器件包括：第一至第二限流电阻rs1和rs2、第一至第三触发电阻rg1至rg3、第一至第二触发电容cg1和cg2、第一至第二稳压二极管dg1和dg2，以及第一至第二触发mos管qg1和qg2；rs1和rs...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏伟，郭勇吉，黄从康，陈杰，闫昊，雷家兴，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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