[发明专利]一种基于选择性限流的中压CS-APF容错控制方法有效
申请号: | 201810951868.8 | 申请日: | 2018-08-21 |
公开(公告)号: | CN109038586B | 公开(公告)日: | 2021-07-27 |
发明(设计)人: | 李国华;谢国民;张美金;刘佳新;李昊 | 申请(专利权)人: | 辽宁工程技术大学 |
主分类号: | H02J3/01 | 分类号: | H02J3/01 |
代理公司: | 沈阳东大知识产权代理有限公司 21109 | 代理人: | 梁焱 |
地址: | 123000 辽*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 选择性 限流 cs apf 容错 控制 方法 | ||
1.一种基于选择性限流的中压CS-APF容错控制方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1:选择性限流;
根据谐波检测算法对负载电流中的谐波按照优先级逐次检测,通过加入相位补偿角对系统延时进行补偿,提高谐波补偿精度;同时舍去谐波占有率低于1%的谐波,将剩余各次谐波按照优先级排列,并设定各次谐波的补偿系数为δ5、δ7、δ9、...、δN,其中N为谐波占有率大于1%的最高补偿谐波次数,N=6m±1,m为正整数,且各次谐波的补偿系数在0~1范围内取值;选择性限流过程分为两个阶段:
阶段1:当全补偿的谐波指令电流超出CS-APF主电路开关器件的额定电流范围时,直接采用单位补偿系数的选择性限流方式的指令电流,即各次谐波补偿系数为δ5=δ7=…=δN=1,在此限流期间需结合截断式限流方式对选择性限流方式的指令电流瞬时值超过额定电流部分进行截断限幅;此时的各次谐波的指令电流有效值为:
其中,为用于维持直流侧电压的基波有功电流分量,为补偿无功分量,为各次补偿谐波分量;
阶段2:经过阶段1的限流,再通过调节各次谐波分量的补偿系数,直到指令电流小于装置的额定电流值,此时的各次谐波的指令电流有效值为:
其中,第n次谐波的补偿系数δn的初始值为1,n=5、7、9、...、N,从N次谐波补偿系数开始,δN以定步长τ输出逐步递减,若δN递减到0时,还未满足限流要求,则让N-2次谐波补偿系数δN-2继续以定步长τ输出逐步递减,以此类推,直至选择性谐波补偿的指令电流处于装置额定电流的临界值;
步骤2:电流跟踪控制;
通过对CS-APF容错运行后的指令电流限幅处理,采用电流双滞环确定CS-APF输出补偿电流的实际值矢量ic与参考值矢量ic*之间的电流跟踪误差矢量△i,电流跟踪误差矢量模|△i|作为选择电压矢量的依据;电流跟踪控制分为非故障状态下和故障状态下的控制,具体如下:
(1)非故障状态下控制方法;
当电流跟踪误差矢量模|△i|大于等于外环宽度h2时,即|△i|≥h2,不考虑参考电压矢量的空间位置,选择使|△i|下降速度最快的电压矢量,即其对应的d△i/dt具有与电流跟踪误差矢量△i方向相反的最大分量,使|△i|以最快的速度逼近内环,从而实现对参考电流的快速跟踪;
当|△i|处于内环和外环之间时,即h2>|△i|≥h1,选择对应误差电流微分幅值最小的电压矢量,以稳定误差,并降低开关频率;
当|△i|小于内环宽度h1时,即h1>|△i|≥0,输出电压矢量将维持不变,以降低平均开关频率,此种情况下不需要再进行电压矢量的选择计算;
(2)故障状态下控制方法;
当CS-APF的某个或几个级联单元发生故障时,会引起该相电平数减少,此时,首先迅速短接故障单元,并充分利用级联逆变器冗余电压矢量多且位置经常重合的特性,选择最优的非故障电压矢量替换故障电压矢量,即选择位置重合或效果最接近的非故障矢量进行替代,使CS-APF的输出电流ic能在故障状态下较准确的跟踪参考值;
根据上述步骤选出最优的电压矢量,使得CS-APF的输出电流在非故障状态和故障状态下都能够准确的跟踪参考值,即实现谐波的有效补偿。
2.根据权利要求1所述的基于选择性限流的中压CS-APF容错控制方法,其特征在于:所述谐波检测算法具体为:
当检测第n次谐波电流时,首先将三相静止坐标系下的负载电流iL,i依次变换至两相静止坐标系下和以nω或-nω速度逆时针同步旋转坐标系下,其中i表示电流相位,i=a、b、c,nω和-nω分别表示检测第n次正序和负序谐波电流时坐标变换中的速度;此时第n次谐波电流为直流分量,而其他次电流均为交流分量,经低通滤波器滤除指定次谐波以外的交流分量,再经过坐标反变换得到第n次谐波电流分量将检测结果取反后,即可作为选择性补偿n次谐波的参考电流;
当需要根据优先级同时补偿多个指定次谐波电流值时,将各指定次谐波检测结果相加作为参考电流;
两相静止坐标系下以v速度向同步旋转坐标系下变换的矩阵为:
其中,v=nω或-nω;
坐标反变换矩阵为:
其中,Δθn为系统等效的相位差,当检测正序谐波分量时,Δθn=nωΔT,当检测负序谐波分量时,Δθn=-nωΔT;ΔT为系统延时,需要在系统调试过程中估算。
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