[發明專利]基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器及控制方法

有效

• 申請號: 202010191302.7
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111293695B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 張金斗;遲恩先;王德濤;申志廣;曹里程;鞠洪兵;董寶金;楊軍;陳杰;劉建業
• 申請（專利權）人: 山東華天電氣有限公司;山東華天科技集團股份有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18;H02J3/26
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

1.一種基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器的控制方法，采用基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器，其特征在于，至少包括主控制器和多個功率單元，主控制器與各單元控制器直接依次光纖串行連接，所述功率單元包括單元控制器和功率發生裝置；

所述主控制器根據得到的各相負載電流或者源電流進行電流分解變換得到控制器所需的指令電流，并根據各單元控制器采樣得到的各功率單元電壓信號，進行各相直流母線電壓的閉環控制和各功率單元電壓的均衡控制；

所述單元控制器根據主控制器發來的指令電流生成晶體管的控制指令，進而控制功率發生裝置得到需要的輸出電流；

主控制器實時采樣各相的輸出電流，將獲取的三相電流兩兩依次相減獲取線間電流值，將獲取的三相電壓兩兩依次相減獲取線間電壓值，通過對電壓電流的幅值、頻率與相角分析獲取指令電流，并將此指令電流與此相實際輸出電流相減，偏差送入PI調節器進行電流跟蹤，并下發到單元控制器，由單元控制器利用同步信號產生的載波相比較，產生移相的PWM波，驅動功率發生裝置進而輸出補償電流；所述指令電流由主控制器生成，具體為：

其中，q_a、q_b、q_c為中間量，為此相的諧波指令電流，e_ab為單位向量，e_ca為角內電壓AB、CA的單位向量，T為工頻電壓周期，N為采樣頻率與工頻的比值取整的值,i_a、i_b、i_c為基波電流，e_a、e_b、e_c為電壓的方向向量，i_an、i_bn、i_cn、e_an、e_bn、e_an分別為i_a、i_b、i_c、e_a、e_b、e_c的采樣值。

2.如權利要求1所述的基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，第一個單元控制器的輸入端和最后一個單元控制器的輸出端分別與主控制器連接；

主控制器通過光纖向其中一個單元控制器分別發送控制信號，接收到控制信號的單元控制器讀取主控制器所給的指令，再將該控制信號和自身的狀態信息發送給下一個相鄰的單元控制器，直到所有單元控制器都接收到控制指令，最后一個單元控制器將控制信號和所有單元控制器的狀態信息發送給主控制器。

3.如權利要求2所述的基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，所述控制信號包含起停信號、同步信號、指令電流信號和系統狀態數據，主控制器根據回傳的信號，判斷各單元狀態與故障信息以及光纖指令是否有偏差，并傳輸給后臺服務器。

4.如權利要求1所述的基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，在設備容量不足的情況下，根據不同控制方案進行優化控制，實現無功功率分量、諧波分量和三相不平衡分量的不同權重組合，進而最優化系統容量。

5.如權利要求1所述的基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，將總直流電壓目標值與某相總直流電壓相減，偏差送入PI調節器進行跟蹤，與此相對應的方向向量相乘后得到三相換流鏈的有功指令電流，將該指令電流與電流跟蹤信號一同作為單元控制器指令電流進行下發。

6.如權利要求5所述的基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，直流母線控制的平衡條件為各換流鏈的全部功率單元電壓值之和與設定值的偏差在誤差允許范圍內。

7.如權利要求5所述的基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，當某換流鏈的某個鏈節的直流電壓大于該相的平均直流電壓，功率單元控制器將偏差與指令電流相乘后，得到與線電壓方向相反的微調分量，將該分量與從主控制器中獲取的指令信號相加后實現鏈節直流電壓控制。

8.如權利要求7所述的基于光纖串行控制的角型鏈式有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，鏈節直流電壓控制的平衡條件為換流鏈中每個功率單元的直流電壓等于該換流鏈各功率單元直流電壓的平均值。