[發(fā)明專利]一種多模塊AFP并聯(lián)系統(tǒng)高頻諧波環(huán)流控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610585436.0
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN107645165A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭琳
• 申請（專利權(quán)）人: 郭琳
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多模塊AFP并聯(lián)系統(tǒng)，尤其涉及一種多模塊AFP并聯(lián)系統(tǒng)高頻諧波環(huán)流控制方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，隨著我國工業(yè)化規(guī)模的擴大，越來越多的非線性負(fù)荷被投入使用，大量諧波流入電網(wǎng)，傳統(tǒng)單個有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)的容量和調(diào)節(jié)能力已不能滿足電網(wǎng)諧波治理要求。因此，人們研究并發(fā)展了一些大容量APF結(jié)構(gòu)模式，比較典型的有混合型APF、多電平APF以及模塊化APF等。其中，混合型APF無源部分參數(shù)設(shè)計難度大，且易發(fā)生諧振；多電平APF單機容量雖大，但電路控制復(fù)雜、可靠性要求及造價較高。相比之下，多模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)的APF便于容量擴展，可實現(xiàn)故障冗余，具有應(yīng)用靈活及可靠性高等優(yōu)勢。

然而，多模塊APF運行時，會在模塊間存在高頻諧波環(huán)流。由于各模塊高頻開關(guān)諧波的產(chǎn)生主要與開關(guān)頻率和調(diào)制比(SPWM調(diào)制方式)或滯環(huán)寬度(滯環(huán)控制方式)相關(guān)，通常不存在于電流閉環(huán)控制回路內(nèi)，因而不具有受控電流源特性，而呈現(xiàn)電壓源特性，這是產(chǎn)生高頻環(huán)流的主要原因。另一方面，為了避免高頻諧波造成電網(wǎng)的二次污染，APF通常在網(wǎng)側(cè)安裝輸出濾波器(Output Filter，OF)，而在實際工程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)OF的類型及其參數(shù)配置不同時，系統(tǒng)高頻環(huán)流特性也不盡相同。實際上，由于OF的濾波和諧振特性，必然會對高頻環(huán)流造成影響。模塊間存在的高頻諧波環(huán)流交互作用，增加了系統(tǒng)功率損耗，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服高頻諧波環(huán)流的難題，本發(fā)明提出一種多模塊AFP并聯(lián)系統(tǒng)高頻諧波環(huán)流控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

首先建立了基于SPWM載波角頻率的各APF模塊輸出電壓數(shù)學(xué)模型；在此基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流數(shù)學(xué)模型；最后，提出一種多模塊APF并聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制方法，以抑制高頻諧波環(huán)流。

一種多模塊AFP并聯(lián)系統(tǒng)高頻諧波環(huán)流控制方法，包括多模塊APF并聯(lián)系統(tǒng)、高頻諧波環(huán)流模型、并聯(lián)系統(tǒng)高頻環(huán)流控制三個部分。

所述多模塊APF并聯(lián)系統(tǒng)包括兩個橋式電路，每個橋式電路由六個IGBT組成，同時具有穩(wěn)壓電容和平波電感；

所述高頻諧波環(huán)流模型采用電壓源和電抗串聯(lián)的等效模型；

所述并聯(lián)系統(tǒng)高頻環(huán)流控制采用分布式協(xié)調(diào)控制模式，由主控制和各模塊底層控制組成。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠通過載波移相技術(shù)能基本消除高頻諧波電流分量，使得模塊間的環(huán)流不流入并聯(lián)后電網(wǎng)系統(tǒng)，對高頻電流分量中非環(huán)流分量起到抑制作用，同時該協(xié)調(diào)控制方法能有效抑制電流中的高頻開關(guān)諧波環(huán)流，裝置對諧波具有較好的補償效果。

附圖說明

圖1多模塊APF并聯(lián)系統(tǒng)。

圖2并聯(lián)系統(tǒng)高頻諧波單相等效電路。

圖3多模塊APF并聯(lián)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制。

具體實施方案

圖1中，取并聯(lián)模塊數(shù)N＝2，圖中，u_g為電網(wǎng)電壓；R_g、L_g分別為電網(wǎng)等效電阻和電感；L_i、R_L分別為負(fù)載支路等效電感以及整流器電阻負(fù)載；L為模塊網(wǎng)側(cè)連接電感；i_ka、i_kb、i_kc分別為模塊三相輸出電流，u_ka、u_kb、u_kc分別為模塊三相輸出相電壓，i_sa、i_sb、i_sc分別為并聯(lián)系統(tǒng)電流，k＝1，2；U_dc為直流側(cè)電壓。

圖2中，U_n1、U_n2分別為兩并聯(lián)模塊等效高頻諧波電壓源；Z_L為網(wǎng)側(cè)串聯(lián)電抗；I₁、I₂、I_s分別為模塊1和模塊2輸出電流以及并聯(lián)系統(tǒng)電流。定義Z_s為系統(tǒng)等效阻抗，對應(yīng)系統(tǒng)等效電阻R_g和電感L_g。

圖3中，θ_e為與電網(wǎng)電壓同步的相位信號，由數(shù)字PLL生成；u_dck和分別為各模塊直流側(cè)電壓及其指令值；u_sk分別為各模塊諧波指令電流和電流控制器輸出調(diào)制波；k＝1，2，…，N。

1)主控制系統(tǒng)