[发明专利]一种基于选择性限流的中压CS-APF容错控制方法

摘要

本发明提供一种基于选择性限流的中压CS‑APF容错控制方法，涉及级联APF容错控制技术领域。该方法利用分阶段的选择性限流方式，当对指令电流限流后，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尽可能等效的替代故障电压矢量，使CS‑APF的输出电流能在故障状态下较准确的跟踪参考值。本发明在充分利用级联逆变器的冗余电压矢量实现容错控制的同时，利用选择性限流方式解决容错运行状态下逆变器的容量不足问题，改善CS‑APF在容错运行状态下的谐波补偿精度，提高CS‑APF的故障容错能力，降低硬件成本。

主权项

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，各次谐波分量的补偿系数δn的初始值均为1，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Δi，电流跟踪误差矢量模|Δi|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|Δi|大于等于外环宽度h2时，即|Δi|≥h2，不考虑参考电压矢量的空间位置，选择使|Δi|下降速度最快的电压矢量，即其对应的dΔi/dt具有与电流跟踪误差矢量Δi方向相反的最大分量，使|Δi|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|Δi|处于内环和外环之间时，即h2＞|Δi|≥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|Δi|小于内环宽度h1时，即h1＞|Δi|≥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。