[发明专利]一种多模块AFP并联系统高频谐波环流控制方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种多模块AFP并联系统，尤其涉及一种多模块AFP并联系统高频谐波环流控制方法。

背景技术

当前，随着我国工业化规模的扩大，越来越多的非线性负荷被投入使用，大量谐波流入电网，传统单个有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)的容量和调节能力已不能满足电网谐波治理要求。因此，人们研究并发展了一些大容量APF结构模式，比较典型的有混合型APF、多电平APF以及模块化APF等。其中，混合型APF无源部分参数设计难度大，且易发生谐振；多电平APF单机容量虽大，但电路控制复杂、可靠性要求及造价较高。相比之下，多模块并联结构的APF便于容量扩展，可实现故障冗余，具有应用灵活及可靠性高等优势。

然而，多模块APF运行时，会在模块间存在高频谐波环流。由于各模块高频开关谐波的产生主要与开关频率和调制比(SPWM调制方式)或滞环宽度(滞环控制方式)相关，通常不存在于电流闭环控制回路内，因而不具有受控电流源特性，而呈现电压源特性，这是产生高频环流的主要原因。另一方面，为了避免高频谐波造成电网的二次污染，APF通常在网侧安装输出滤波器(Output Filter，OF)，而在实际工程中发现，当OF的类型及其参数配置不同时，系统高频环流特性也不尽相同。实际上，由于OF的滤波和谐振特性，必然会对高频环流造成影响。模块间存在的高频谐波环流交互作用，增加了系统功率损耗，降低了系统的稳定性和控制准确度。

发明内容

为了克服高频谐波环流的难题，本发明提出一种多模块AFP并联系统高频谐波环流控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

首先建立了基于SPWM载波角频率的各APF模块输出电压数学模型；在此基础上，通过构建并联系统环流数学模型；最后，提出一种多模块APF并联系统的协调控制方法，以抑制高频谐波环流。

一种多模块AFP并联系统高频谐波环流控制方法，包括多模块APF并联系统、高频谐波环流模型、并联系统高频环流控制三个部分。

所述多模块APF并联系统包括两个桥式电路，每个桥式电路由六个IGBT组成，同时具有稳压电容和平波电感；

所述高频谐波环流模型采用电压源和电抗串联的等效模型；

所述并联系统高频环流控制采用分布式协调控制模式，由主控制和各模块底层控制组成。

本发明的有益效果是：本发明能够通过载波移相技术能基本消除高频谐波电流分量，使得模块间的环流不流入并联后电网系统，对高频电流分量中非环流分量起到抑制作用，同时该协调控制方法能有效抑制电流中的高频开关谐波环流，装置对谐波具有较好的补偿效果。

附图说明

图1多模块APF并联系统。

图2并联系统高频谐波单相等效电路。

图3多模块APF并联系统协调控制。

具体实施方案

图1中，取并联模块数N＝2，图中，u_g为电网电压；R_g、L_g分别为电网等效电阻和电感；L_i、R_L分别为负载支路等效电感以及整流器电阻负载；L为模块网侧连接电感；i_ka、i_kb、i_kc分别为模块三相输出电流，u_ka、u_kb、u_kc分别为模块三相输出相电压，i_sa、i_sb、i_sc分别为并联系统电流，k＝1，2；U_dc为直流侧电压。

图2中，U_n1、U_n2分别为两并联模块等效高频谐波电压源；Z_L为网侧串联电抗；I₁、I₂、I_s分别为模块1和模块2输出电流以及并联系统电流。定义Z_s为系统等效阻抗，对应系统等效电阻R_g和电感L_g。

图3中，θ_e为与电网电压同步的相位信号，由数字PLL生成；u_dck和分别为各模块直流侧电压及其指令值；u_sk分别为各模块谐波指令电流和电流控制器输出调制波；k＝1，2，…，N。

1)主控制系统