[发明专利]大功率APF并机谐波补偿系统动态协调控制方法

权利要求书

1.大功率APF并机谐波补偿系统动态协调控制方法，其特征在于：采用主控制器和若干从控制器实现动态协调控制，每个从控制器对应一个功率模块，从控制器对对应的功率模块进行模块运行状态监测；

所述主控制器包括谐波分次检测单元、谐波实时比较运算单元、系统运行状态监测单元、补偿指令电流生成及分配单元和功率模块时基同步单元；谐波分次检测单元，根据采集的负载电流信号和网侧电压信号，实时分离出各次谐波；谐波实时比较运算单元，实时比较各次谐波含量，同时确定各次谐波频谱分布，并按照各次谐波含量大小顺序实时生成补偿动态优先级，其中补偿动态优先级最高的若干次谐波为主要次谐波；系统运行状态监测单元，实时汇总各个从控制器反馈的模块运行状态，并确定整机系统的在运行模块数量、待机模块数量和故障模块数量；补偿指令电流生成及分配单元，根据各次谐波含量、补偿动态优先级和模块运行状态确定整机系统的运行模式，实时生成并分配补偿指令电流；功率模块时基同步单元，向各个功率模块发送同步信号，协调各个功率模块同步运行；

所述从控制器包括直流母线电压闭环控制单元、谐波分次闭环控制单元、模块运行状态监测及重启控制单元、时基同步单元和PWM调制单元；直流母线电压闭环控制单元，用于稳定直流侧电压；谐波分次闭环控制单元，接收主控制器分配的补偿指令电流信号，比较补偿指令电流与功率模块的输出电流；模块运行状态监测及重启控制单元，实时监测功率模块的模块运行状态，并将模块运行状态反馈给主控制器，当功率模块出现故障停机状态时，选择性重启故障功率模块；时基同步单元，用于接收主控制器的同步信号；PWM调制单元，用于控制功率模块生成补偿电流。

2.根据权利要求1所述的大功率APF并机谐波补偿系统动态协调控制方法，其特征在于：动态协调控制方法包括如下步骤：

步骤一：载入初始参数，包括负载电流信号i_L、网侧电压信号E和各个功率模块的额定补偿容量i_cn，主控制器根据负载电流信号i_L和网侧电压信号E实时分离出各次谐波，并生成补偿动态优先级，其中补偿动态优先级最高的若干次谐波主要次谐波；n＝1，2，3…，N，N为功率模块的总数；

步骤二：主控制器根据总谐波电流i_Lh和整机系统的总补偿容量I_sum确定整机系统的运行模式：情况①：当总谐波电流i_Lh大于总补偿容量I_sum时，整机系统按照运行模式二补偿，即多机分次+多机均流补偿；情况②：当总谐波电流i_Lh不超过总补偿容量I_sum且各次谐波频谱分布波动范围在阈值范围内时，整机系统按照运行模式一补偿，即多机均流补偿；情况③：当总谐波电流i_Lh不超过总补偿容量I_sum且各次谐波频谱分布波动范围超过阈值范围时，按照运行模式二补偿，即多机分次+多机均流补偿；其中，总谐波电流i_Lh为各次谐波的总和，总补偿容量I_sum为各个功率模块的额定补偿容量的总和；

步骤三：主控制器根据整机系统的运行模式、模块运行状态、补偿动态优先级和各次谐波含量，实时生成并分配补偿指令电流，具体分配原则为：针对情况①：整机系统分成多机分次补偿组和多机均流补偿组，通过多机分次补偿组补偿谐波含量最高的若干主要次谐波，通过多机均流补偿组补偿剩余次谐波；优先补偿谐波含量最高的若干主要次谐波，将主要次谐波分配给多机分次补偿组，若总补偿容量I_sum有剩余，则将剩余次谐波平均分配给多机均流补偿组内的功率模块，整机系统限幅运行；针对情况②：功率模块最少化运行，总谐波电流平均分配给多机均流补偿组内的功率模块，且投入功率模块的总补偿容量大于总谐波电流；针对情况③：整机系统分成多机分次补偿组和多机均流补偿组，通过多机分次补偿组补偿谐波含量最高的若干主要次谐波，通过多机均流补偿组补偿剩余次谐波；所述多机分次补偿组和多机均流补偿组内的功率模块数量由补偿指令电流生成及分配单元动态调整；

步骤四：从控制器实时监测功率模块的模块运行状态，当功率模块出现故障停机状态时，整机系统按照步骤三的方法重新分配补偿指令电流，同时选择性重启故障功率模块。

3.根据权利要求2所述的大功率APF并机谐波补偿系统动态协调控制方法，其特征在于：所述步骤四中，当功率模块出现故障停机状态时，选择性重启故障功率模块按照如下步骤进行：

(1)当峰值过流位状态为1或过温位状态为1或交直流过欠压位状态为1，并且直流侧电压降至低于直流侧阈值电压U_min时，下发自检指令，并且自检标志位置1；

(2)自检指令下发后，当功率模块的状态为停机正常且自检标志位为1时，下发启动指令，并且自检标志位清零、启动标志位置1；否则继续下发自检指令；

(3)启动指令下发后，当功率模块的状态为待机且启动标志位为1时，等待主控制器下发补偿指令，当补偿指令下发后，启动标志位清零；否则继续下发自检指令；

当功率模块出现故障停机状态且过温位状态为1，并且直流侧电压降至低于直流侧阈值电压U_min时，延时下发自检指令。