[实用新型]一种多重化自适应容错控制的有源电力滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种有源电力滤波器相关技术，尤其涉及一种多重化有源电力滤波器。

背景技术

现代科技的迅猛发展对供电系统的容量、性能和可靠性的要求越来越高，推动着电力电子技术研究的不断深入。随着电力电子装置的应用，日益严重的谐波和无功问题引起人们越来越多的关注。有源电力滤波器（APF）是一种用于动态抑制谐波补偿无功的新型电力电子装置，该装置可以对频率和幅值都变化的电流进行动态补偿而不受到系统阻抗的影响。

随着APF容量的增加，PWM变流器中的功率器件损耗比常规变流器大，开关频率提高后发热问题突出，并且随着容量的增加，功率器件所允许的开关频率越来越低，因此，多重化APF技术应运而生。多重化APF的特点为：主电路采用功率器件为IGBT的三相全桥电压型PWM变流器，N组完全相同的变流器公用一组直流电容母线，同时通过进线电抗器直接并联在一起。变流器控制采用N重化方式，N个变流器采用载波移相控制，其三角载波相位分别相差2π/N。

实用新型内容

本实用新型为一种多重化自适应容错控制的有源电力滤波器。在工作过程中根据装置实际运行情况动态调节自身工作模式，能有效改善功率单元增加引起的装置可靠性降低的问题，保证在一定故障允许范围内装置能持续有效的工作。

 额定容量为S的多重化APF系统功率单元由变流器P1、变流器P2、……、变流器PN组成，各变流器通过光纤接收控制器发送的驱动信号PWM1、PWM2、……、PWMN，同时通过光纤向控制器发送自身故障信号ERR1、ERR2、……、ERRN，硬件连接示意图如图1所示。系统正常工作时所有变流器均参与工作，当某个时刻其中一个变流器发生单元故障时，控制器接收到该变流器发送的故障信息后封锁该路驱动信号，并在下一个开关周期将系统转换为(N-1)重化工作模式，此时系统的额定容量也相应降低为原来的S * (N-1)/N ，当发生故障的变流器总数大于或等于N/2时系统停止工作。

 有益效果：在工作过程中根据装置实际运行情况动态调节自身工作模式，能有效改善功率单元增加引起的装置可靠性降低的问题，保证在一定故障允许范围内装置能持续有效的工作。

附图说明

 图1 为本实用新型硬件连接示意图。

图2 为本实用新型的控制原理示意图。

 图3 为具体实施例的控制原理图。

具体实施方式

 图2 为本实用新型的控制原理示意图，变流器P1、变流器P2、……、变流器PN的驱动信号PWM1、PWM2、……、PWMN脉冲宽度相等，相位相差2π/N，系统额定容量为S，开关周期为TS。假设t1时刻某一个变流器模块（此处假设P4模块至PN-1模块之间的一个）发生故障，控制器接收到该模块的故障信息后封锁该路驱动信号，并在下一个开关周期将系统转换为(N-1)重化工作模式，各路驱动信号的三角载波移相相位为2π/(N-1)，此时系统的额定容量也相应降低为原来的S * (N-1)/N ；假设t2时刻变流器P3模块发生故障，控制器接收到该模块的故障信息后封锁该路驱动信号PWM3，并在下一个开关周期将系统转换为(N-2)重化工作模式，各路驱动信号的三角载波移相相位为2π/(N-2)，此时系统的额定容量也相应降低为原来的S * (N-2)/N ；以此类推可得假设tx时刻系统中发生故障的变流器模块数量为x，则此时控制器控制系统转换为(N-x)重化工作模式，各路驱动信号的三角载波移相相位为2π/(N-x)，此时系统的额定容量也相应降低为原来的S * (N-x)/N 。当x小于N/2时，系统继续工作；当x大于或等于N/2时，系统停止工作。

 具体实施例一：300A三重化APF系统

　　　该实施例共有3个变流器模块，图3为该实施例控制原理图。正常工作状态下3个变流器模块的驱动信号PWM1、PWM2、PWM3脉冲宽度相等，相位相差2π/3，系统额定容量为300A。假设t1时刻变流器P2模块发生故障，控制器接收到该模块的故障信息ERR2后封锁该路驱动信号PWM2，并在下一个开关周期将系统转换为二重化工作模式，各路驱动信号的三角载波移相相位为π，此时系统的额定容量也相应降低为200A ；假设t2时刻变流器模块P1或者P3发生故障，控制器接收到该模块的故障信息ERR1或ERR3后封锁该路驱动信号PWM1或PWM3，并且判断发生故障的变流器模块数量2大于变流器模块总数3的二分之一，因此系统停止工作。