[发明专利]一种有源谐波治理装置多机并联容量最优分配方法

权利要求书

1.一种有源谐波治理装置多机并联容量最优分配方法，其特征在于：采用多机冗余、主从控制结构，上层主控制器负责谐波检测、分配补偿容量、补偿优先级生成、限容系数下发和载波移相，同时上层主控制器还负责接收下层从控制器发出的所属功率单元的运行状态指令和所属功率单元的补偿容量，下层从控制器负责对谐波的独立控制；

当谐波容量小于并机容量时，整机运行于冗余模式，按照功率单元运行数量最少化原则分配补偿容量，并且当某功率单元运行时间超过预设值，上层主控制器指定冗余功率单元投入运行；

当谐波容量大于并机容量时，整机运行于优先补偿限容模式，考虑三方面限容因素，即额定补偿能力、直流侧电压有效利用范围以及主电路器件运行温度，整机按照补偿优先级指令的设定优先补偿含量较高的低频次谐波。

2.根据权利要求1所述的有源谐波治理装置多机并联容量最优分配方法，其特征在于：

所述上层主控制器包括多机并联实时监测单元、谐波频次分析单元、多机并联分配单元、载波移相单元和人机界面；

多机并联实时监测单元：接收下层从控制器发出的所属功率单元的运行状态指令；

谐波频次分析单元：负责各次谐波电流的计算，并下发补偿指令；

多机并联分配单元：根据谐波容量以及各功率单元的补偿容量，计算需要运行功率单元的最少数量，并分配各功率单元的补偿容量，接收人机界面的谐波补偿频次设定量并生成补偿优先级指令，并下发投切指令、限容系数；

载波移相单元：用于分配各功率单元的载波移相角；

人机界面：负责谐波补偿频次设定、显示系统运行参数；

所述下层从控制器包括电压外环、电流内环、状态反馈单元和PWM调制单元；

电压外环：负责接收直流侧电压，稳定直流侧电压在给定值阈值范围内；

电流内环：负责接收桥臂电流以及负载电流，形成偏差信号；

状态反馈单元：向上层主控制器发送所属功率单元的运行状态指令；

PWM调制单元：接收电流内环形成的偏差信号，形成控制主电路IGBT的驱动脉冲。

3.根据权利要求2所述的有源谐波治理装置多机并联容量最优分配方法，其特征在于：在冗余模式下，上层主控制器根据谐波容量以及各功率单元的补偿容量，计算需要运行功率单元的最少数量，并分配各功率单元的补偿容量；功率单元投入运行后，并机时间计时启动：冗余模式时，若某一功率单元并机时间t大于预设时间T，选择冗余功率单元预充电等待投入，在该功率单元转为待机模式的同时冗余功率单元投入运行。

4.根据权利要求3所述的有源谐波治理装置多机并联容量最优分配方法，其特征在于：在优先补偿限容模式下，多机并联分配单元接收人机界面的谐波补偿频次设定量，按照频次由低到高生成补偿优先级指令；整机按照设定的补偿优先级指令优先补偿含量较高的低频次谐波，限容系数S从0开始依次递增，保证整机的安全运行；限容系数S递增采用变步长策略，步长τ随着频次的增加而逐渐减小，直至整机输出容量达到额定补偿能力并且不超过直流侧电压有效利用范围；当主电路器件运行温度超出所设范围时，限容系数递减采用定步长策略；所述三方面限容因素中，额定补偿能力和主电路器件运行温度为有效值约束条件，直流侧电压有效利用范围为峰值约束条件。

5.根据权利要求4所述的有源谐波治理装置多机并联容量最优分配方法，其特征在于：在优先补偿限容模式下，谐波电流指令及有效值表述如下：设定补偿优先级依次为基波无功、5次负序、7次正序、…、n次，n＝1或6k±1，k为正整数，M为需要补偿的谐波频次个数，各次谐波的补偿程度在0～1范围内取值，总的限容系数在0～M范围内取值，此时各次谐波电流指令变为：

Icn′*=Icn*n<N(S-M0)Icn*n=N]]>

icrms*=(icp*)2+(icq*)2+Σn<N(icn′*)2+[(S-M0)icN′*]2]]>

其中：和分别为限容前后补偿指令电流，为限容后的指令电流有效值，为基波正序有功分量有效值，为基波正序无功分量有效值，为完全输出的谐波电流分量有效值，为不完全输出的谐波电流分量有效值，N为整机输出的最高次谐波次数，M₀为完全输出的谐波频次个数，由下取整函数得到：