[發明專利]模塊化有源電力濾波器的功率模塊在線自動解列和并列控制方法

有效

• 申請號: 201710879761.2
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107611972B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 許勝
• 申請（專利權）人: 泰州學院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 文雯

本發明提供一種模塊化有源電力濾波器的功率模塊在線自動解列和并列控制方法，采用無線控制策略，模塊化APF各功率模塊之間相互獨立，沒有相互通訊聯系；模塊化APF根據諧波負荷變化情況，按照裝置運行效率最優原則，實現功率模塊自動在線解列和并列控制。本發明一方面，各功率模塊可以根據諧波負荷變化自動實現解列和并列控制，優化裝置容量配置，降低裝置功率損耗，提高裝置運行效率；另一方面，由于采用無線并聯控制策略，各模塊之間不存在通訊聯系，克服了傳統有線控制方法的系統通訊連接線較多、控制復雜、硬件成本高，特別是可靠性低等缺陷。

技術領域

本發明涉及一種模塊化有源電力濾波器的功率模塊在線自動解列和并列控制方法。

背景技術

當前，隨著電力電子技術的飛速發展，越來越多的大功率非線性電力電子負荷被投入配電網運行，造成大量諧波流入電網，嚴重影響配電網電能質量。以快速發展的電動汽車充電站為例，充電站大功率電力電子充電裝置的密集運行，會產生波動性、沖擊性諧波及無功電流，嚴重惡化了電網電能質量。因此，有必要采取切實有效的電能質量治理措施，保證電網安全可靠運行。由于具有便于容量擴展，可實現故障冗余，應用靈活，可靠性高等優勢，如圖1，模塊化有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)被廣泛應用于此類負荷的諧波抑制。特別地，電動汽車充電站等諧波負荷具有峰谷分布特性，當諧波負荷較小時，APF輸出補償諧波較小，運行效率較低。因此，模塊化APF可根據諧波補償容量進行功率模塊的在線自動解列和并列的靈活控制，從而最大限度地降低裝置的功率損耗，提高裝置的運行效率。

目前，針對此類研究的相關案例報道較少，并且以主從控制的有線控制模式為主，即由主控制器根據諧波負荷情況對各功率模塊進行統一協調控制，控制各功率模塊的解列和并列。此類控制方法的同步性和可協調度較高，存在的主要問題是，當主控制器出現故障時，整個控制系統出現癱瘓，不能實現故障冗余，可靠性較差。并且，模塊間存在相互通信聯系，一方面會增加控制系統的硬件成本及復雜程度；另一方面，通信線路引入的電磁干擾會進一步增強模塊間的交互影響，降低系統的可靠性和模塊獨立性。

發明內容

本發明的目的是提供一種模塊化有源電力濾波器的功率模塊在線自動解列和并列控制方法，解決模塊化有源濾波器(Active Power Filter，APF)的功率模塊在線自動解列和并列控制技術，優化模塊化APF的容量配置，降低裝置功率損耗，提高裝置的運行效率。

本發明的技術解決方案是：

一種模塊化有源電力濾波器的功率模塊在線自動解列和并列控制方法，采用無線并聯控制策略，模塊化APF裝置的各功率模塊之間相互獨立，沒有相互通訊聯系；模塊化APF裝置根據諧波負荷變化情況，按照裝置運行效率最優原則，實現功率模塊自動在線解列和并列控制；

模塊化APF裝置的參數設定：功率模塊的數量為N；功率模塊的額定容量為S_N；功率模塊輸出諧波補償容量為S_C；功率模塊的補償率C＝S_C/S_N；裝置容量分辨率R，初始化R＝S_N/(N×S_N)＝1/N；

基于以上定義，功率模塊實現在線自動解列和并列控制的具體步驟為：

步驟1：功率模塊初始化編號，依次設定為1、2、3、…、N；

步驟2：初始化定義變量n＝N；

步驟3：計算容量分辨率R＝1/n，根據R，劃分判別閾值：Y₀＝(0，R]、Y₁＝(R，2R]、Y₂＝(2R，3R]、…、Y_n-2＝((n-2)R，(n-1)R]、Y_n-1＝((n-1)R，1]、Y_n＝(1，+∞]；

步驟4：計算補償率C，執行如下判定控制：