專利名稱：基于雙vsc交互并聯(lián)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的apf裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多機(jī)分次式APF (Active PowerFilter,有源電力濾波器)裝置，具體涉及一種基于雙VSC(Voltage Source Converter,電壓源型變流器)交互并聯(lián)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的多機(jī)分次式APF裝置，用于低壓電網(wǎng)大容量高性能完全有源型諧波的治理。
背景技術(shù)：
隨著低壓電網(wǎng)中電力電子裝置等非線性負(fù)載的廣泛使用，低壓電網(wǎng)諧波含量日益增加，嚴(yán)重影響電網(wǎng)電能質(zhì)量。采用APF裝置完全有源型諧波治理是當(dāng)前公認(rèn)的最好的諧波治理方法，但當(dāng)前大容量且高性能的諧波治理需求使得APF出現(xiàn)技術(shù)難點(diǎn)。如果單機(jī)APF要實(shí)現(xiàn)大容量且高性能諧波補(bǔ)償輸出，需要并網(wǎng)電感高感量和直流側(cè)高電壓、開(kāi)關(guān)器件大 電流且高開(kāi)關(guān)頻率，這些需要當(dāng)前電力電子開(kāi)關(guān)器件(IGBT等)很難同時(shí)滿足，因此APF多機(jī)并聯(lián)成為當(dāng)前實(shí)現(xiàn)大容量且高性能諧波治理的主流方向。目前APF多機(jī)并聯(lián)實(shí)現(xiàn)低壓大電流諧波補(bǔ)償有以下三種方法(I)APF多機(jī)并聯(lián)+無(wú)源濾波組的混合型諧波治理，其中APF補(bǔ)償高頻段次小電流諧波，無(wú)源濾波組補(bǔ)償?shù)皖l段次大電流諧波，這種方法的缺點(diǎn)是低壓大電流諧波補(bǔ)償主要是無(wú)源濾波出力，不完全具有有源型諧波治理的優(yōu)點(diǎn)，雖然實(shí)現(xiàn)了諧波治理的大容量但未實(shí)現(xiàn)諧波治理的高性能要求。(2)APF多機(jī)全補(bǔ)償?shù)耐耆性葱椭C波治理，其中并機(jī)單元模塊相同，所有并機(jī)單元全補(bǔ)償且相同出力，運(yùn)行模式相同(開(kāi)環(huán)或者閉環(huán))，這種方法的缺點(diǎn)是單機(jī)全補(bǔ)償需要較高開(kāi)關(guān)頻率，限制了單機(jī)輸出容量，從而大容量輸出需要過(guò)多并機(jī)單元，成本大大提高；各并機(jī)單元都運(yùn)行于開(kāi)環(huán)或閉環(huán)補(bǔ)償模式，整機(jī)不能兼具開(kāi)環(huán)補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)快速響應(yīng)特性和閉環(huán)補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)態(tài)高精度特性；當(dāng)補(bǔ)償電流較小時(shí)，多機(jī)單元需要主控制器參與控制才能實(shí)現(xiàn)冗余模式運(yùn)行，不能自動(dòng)冗余運(yùn)行。(3)APF多機(jī)交互并聯(lián)的完全有源型諧波治理，其中所有并機(jī)單元共用直流側(cè)電容，各交流側(cè)輸出經(jīng)多繞組變壓器并網(wǎng)，這種方法的缺點(diǎn)是雖然有效減少了多機(jī)并聯(lián)直流側(cè)無(wú)源器件，但為了抑制多機(jī)間環(huán)流，交流側(cè)輸出需采用多繞組變壓器隔離后再并網(wǎng)，這樣整機(jī)大容量輸出時(shí)，補(bǔ)償電流需經(jīng)變壓器后再并網(wǎng)，造成諧波可補(bǔ)償頻段降低、補(bǔ)償效果變差，而且這種大容量變壓器制造困難，體積巨大，運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重，使整機(jī)損耗過(guò)大。綜上所述，目前APF多機(jī)并聯(lián)技術(shù)存在不同程度缺陷，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于雙VSC交互并聯(lián)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的APF裝置，使整機(jī)有效輸出最大化的同時(shí)總輸出紋波最小化，整機(jī)兼具開(kāi)環(huán)補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)快速響應(yīng)特性和閉環(huán)補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)態(tài)高精度特性，單機(jī)輸出容量提升的同時(shí)又無(wú)需增加DC側(cè)無(wú)源器件或提升DC電壓，滿足電網(wǎng)大容量且高性能諧波治理要求。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明米用的技術(shù)方案為一種基于雙VSC交互并聯(lián)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的APF裝置，包括主控制器和多個(gè)并聯(lián)的雙VSC交互并聯(lián)功率單元(雙VSC交互并聯(lián)功率單元，也稱“并機(jī)單元”或“功率單元”)，所述多個(gè)并聯(lián)的雙VSC交互并聯(lián)功率單元采用雙VSC交互并聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述雙VSC交互并聯(lián)功率單元包括前向部分、共直流部分(直流側(cè))和后向部分，所述共直流部分共用電容，前向部分(運(yùn)行于開(kāi)環(huán)補(bǔ)償方式)和后向部分(運(yùn)行于閉環(huán)補(bǔ)償方式)分別依次串聯(lián)并網(wǎng)電感和共模電感(共模電感用來(lái)抑制雙VSC間的零序環(huán)流)，分別經(jīng)前向組母線和后向組母線匯流，分別通過(guò)網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)和負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)并至電網(wǎng)，網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)和負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)之間的負(fù)載電流信號(hào)送入各雙VSC交互并聯(lián)功率單元。其中，雙VSC直流側(cè)共用電容，交流側(cè)(包括前向部分和后向部分)雙端分別串并網(wǎng)電感和共模電感并至電網(wǎng)，這種結(jié)構(gòu)提升單機(jī)輸出容量的同時(shí)，直流(DC)側(cè)無(wú)源器件無(wú)需增加，DC直流電壓無(wú)需提升，而且雙VSC間的零序環(huán)流抑制容易，通過(guò)共模電感和合理的PWM方式即可有效抑制；各并機(jī)單元的雙端輸出分別通過(guò)兩組母線匯流，雙補(bǔ)償點(diǎn)并網(wǎng)， 負(fù)載電流檢測(cè)CT(current transformer,電流互感器)位于雙補(bǔ)償點(diǎn)中間。這種結(jié)構(gòu)將整機(jī)分為連網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)的前向組和連負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)的后向組，其中前向組諧波補(bǔ)償開(kāi)環(huán)，后向組諧波補(bǔ)償閉環(huán)，從而整機(jī)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合，既具開(kāi)環(huán)補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)快速響應(yīng)特性，又具閉環(huán)補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)態(tài)高精度特性，另外整機(jī)的前向組和后向組無(wú)需再特別連線或是控制系統(tǒng)干預(yù)即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)冗余模式運(yùn)行；各并機(jī)單元的前向或后向部分均諧波選擇性分次補(bǔ)償，按所補(bǔ)償電流的頻段分為前向或后向的各指定頻段次諧波補(bǔ)償組，并根據(jù)電網(wǎng)典型諧波電流有效值隨其頻次增高而大幅減少的特點(diǎn)，指定低頻段次諧波補(bǔ)償組低開(kāi)關(guān)頻率、大電流輸出，指定高頻段次諧波補(bǔ)償組高開(kāi)關(guān)頻率、小電流輸出，同時(shí)相同指定頻段次諧波補(bǔ)償組內(nèi)，采用移相PWM抵消輸出開(kāi)關(guān)次諧波。這種多機(jī)分次式諧波補(bǔ)償架構(gòu)使得整機(jī)有效輸出最大化和總輸出紋波最小化，這樣在輸出電流相同紋波不變的情況下，并機(jī)單元并網(wǎng)電感的可選感量最小化，從而單機(jī)動(dòng)態(tài)性能最優(yōu)化，直流電壓和電網(wǎng)電壓不變情況下最大理論輸出電流最大化。優(yōu)選的，所述前向部分和后向部分均采用諧波電流分次補(bǔ)償，按所補(bǔ)償電流的頻段分為前向或后向的各指定頻段次諧波補(bǔ)償組，并根據(jù)電網(wǎng)典型諧波電流有效值隨其頻次增高而大幅減少的特點(diǎn)，將指定低頻段次諧波補(bǔ)償組低開(kāi)關(guān)頻率、大電流輸出，將指定高頻段次諧波補(bǔ)償組高開(kāi)關(guān)頻率、小電流輸出，同時(shí)相同指定頻段次諧波補(bǔ)償組內(nèi)，采用移相PWM抵消開(kāi)關(guān)次諧波，從而使整機(jī)有效輸出最大化，總輸出紋波最小化。優(yōu)選的，還包括主控制器，所述雙VSC交互并聯(lián)功率單元還包括單元控制器，所述主控制器向各單元控制器發(fā)送同步信號(hào)，所述單元控制器輸入負(fù)載電流信號(hào)、雙VSC輸出電流信號(hào)、網(wǎng)側(cè)線電壓信號(hào)和所述電容兩端的直流電壓信號(hào)，輸出控制雙VSC的PWM信號(hào)。優(yōu)選的，所述單元控制器包括直流電壓控制外環(huán)、前向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)、后向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)、電網(wǎng)電壓PLL模塊、PWM載波移相同步模塊、第一 PWM模塊和第
二PWM模塊，所述直流電壓控制外環(huán)輸入直流電壓給定值和所述電容兩端的直流電壓信號(hào)的偏差信號(hào)、網(wǎng)側(cè)電壓PLL模塊輸出，輸出基波正序有功指令電流，分別至前向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)和后向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)；電網(wǎng)電壓PLL模塊輸入電網(wǎng)電壓，輸出電網(wǎng)電壓基波正序?qū)崟r(shí)相位；前向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)輸入負(fù)載電流信號(hào)和前向部分輸出電流的偏差、直流電壓控制外環(huán)輸出的基波正序有功指令電流和前向部分輸出電流的偏差，輸出前向部分指令電壓，再至第一 PWM模塊輸出前向部分PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；后向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)輸入負(fù)載電流信號(hào)、直流電壓控制外環(huán)輸出的基波正序有功指令電流和后向部分輸出電流的偏差，輸出后向部分指令電壓，再至第二 PWM模塊輸出主電路后向部分PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；PWM載波移相同步模塊接收主控制器發(fā)出的同步信號(hào)，分別向所述第一 PWM模塊和第二PWM模塊發(fā)送載波移相同步信號(hào)，實(shí)現(xiàn)移相PWM。有益效果(I)并機(jī)單元的前向或后向部分均諧波選擇性分次補(bǔ)償，按所補(bǔ)償電流的頻段分為前向或后向的各指定頻段次諧波補(bǔ)償組，并根據(jù)電網(wǎng)典型諧波電流有效值隨其頻次增高而大幅減少的特點(diǎn)，指定低頻段次諧波補(bǔ)償組低開(kāi)關(guān)頻率、大電流輸出，指定高頻段次諧波補(bǔ)償組高開(kāi)關(guān)頻率、小電流輸出，同時(shí)相同指定頻段次諧波補(bǔ)償組內(nèi)，采用移相PWM抵消輸出開(kāi)關(guān)次諧波。這種多機(jī)分次式諧波補(bǔ)償架構(gòu)使得整機(jī)有效輸出最大化和總輸出紋波最小化，這樣在輸出電流相同紋波不變的情況下，并機(jī)單元并網(wǎng)電感的可選感量最 小化，從而單機(jī)動(dòng)態(tài)性能最優(yōu)化，直流電壓和電網(wǎng)電壓不變情況下最大理論輸出電流最大化。(2)各并機(jī)單元的雙端輸出分別通過(guò)兩組母線匯流，雙補(bǔ)償點(diǎn)并網(wǎng)，負(fù)載電流檢測(cè)CT位于雙補(bǔ)償點(diǎn)中間。這種結(jié)構(gòu)將整機(jī)分為連網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)的前向組和連負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)的后向組，其中前向組諧波補(bǔ)償開(kāi)環(huán)，后向組諧波補(bǔ)償閉環(huán)，從而整機(jī)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合，既具開(kāi)環(huán)補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)快速響應(yīng)特性，又具閉環(huán)補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)態(tài)高精度特性，另外整機(jī)的前向組和后向組無(wú)需再特別連線或是控制系統(tǒng)干預(yù)即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)冗余模式運(yùn)行。(3)多機(jī)并聯(lián)，并機(jī)單元采用雙VSC交互并聯(lián)結(jié)構(gòu)，即雙VSC直流側(cè)共用電容，交流側(cè)雙端分別串并網(wǎng)電感和共模電感并至電網(wǎng)。這種結(jié)構(gòu)提升單機(jī)輸出容量的同時(shí)，DC側(cè)無(wú)源器件無(wú)需增加，DC直流電壓無(wú)需提升，而且雙VSC間的零序環(huán)流抑制容易，通過(guò)共模電感和合理的PWM方式即可有效抑制。


圖I為本發(fā)明整機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明雙VSC交互并聯(lián)功率單元結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明整機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行方式示意圖；圖4為本發(fā)明單元控制器的控制策略框圖；圖5為本發(fā)明整機(jī)系統(tǒng)諧波控制模型；圖6(a)為功率單元I后向部分A相輸出電流波形圖，圖6(b)為功率單元2后向部分A相輸出電流波形圖，圖6(c)為后向組A相總輸出電流波形圖，圖6(d)為功率單元I前向部分輸出電流波形圖，圖6(e)為功率單元2前向部分輸出電流波形圖，圖6(f)為前向組A相總輸出電流波形圖，圖6(g)為整機(jī)A相輸出電流波形圖，圖6(h)為網(wǎng)側(cè)A相電流波形圖，圖6(i)為負(fù)載A相電流波形圖；圖7 (a)至圖7 (f)分別為圖6 (a)至圖6 (f)的FFT分析柱狀圖，圖7 (g)為圖6 (h)的FFT分析柱狀圖，圖7 (h)為圖6⑴的FFT分析柱狀圖；圖8 (a)為負(fù)載三相電流波形圖，圖8 (b)為圖8 (a)的FFT分析圖，圖8 (c)為功率單元I后向部分輸出電流波形圖(CHl)、功率單元2后向部分輸出電流波形圖(CH2)以及后向組總輸出電流波形圖(CH3)，圖8(d)為裝置三相總補(bǔ)償電流波形圖，圖8(e)為A相網(wǎng)側(cè)電流波形圖(CH2)、A相補(bǔ)償電流波形圖(CH3)、A相負(fù)載電流波形圖(CH4)以及電網(wǎng)AB線電壓波形圖(CHl)，圖8 (f)為圖8 (c)的細(xì)節(jié)展開(kāi)圖，圖8 (g)為整機(jī)補(bǔ)償諧波的動(dòng)態(tài)響應(yīng)波形圖，其中CHl為A網(wǎng)側(cè)電流波形圖、CH2為A相補(bǔ)償電流波形圖、CH3為A相負(fù)載電流波形圖，圖8(h)為網(wǎng)側(cè)三相電流波形圖，圖8 (i)為圖8(h)的FFT分析圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
本發(fā)明整機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖I所示。整機(jī)多機(jī)并聯(lián)，并機(jī)單元采用雙VSC交互并聯(lián)結(jié)構(gòu)，即雙VSC直流側(cè)共用電容，交流側(cè)雙端分別串并網(wǎng)電感和共模電感并至電網(wǎng)；各并機(jī)單元的雙端輸出分別經(jīng)兩組母線匯流，雙補(bǔ)償點(diǎn)并網(wǎng)，即圖中前向組母線及其網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)、后向組母線及其負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)；負(fù)載諧波電流檢測(cè)CT位于雙補(bǔ)償點(diǎn)中間，其檢測(cè)電流信號(hào)(石)送入各單元控制器；各單元控制器與整機(jī)主控制器通過(guò)光纖或總線通訊互聯(lián)。所述主控制器主要負(fù)責(zé)向各功率單元下發(fā)同步信號(hào)以及采集各功率單元的運(yùn)行數(shù)據(jù)。本發(fā)明雙VSC交互并聯(lián)功率單元結(jié)構(gòu)如圖2所示。單元控制器輸入負(fù)載諧波電流檢測(cè)CT信號(hào)(互)、雙VSC輸出電流檢測(cè)CT信號(hào)(/^、S)、網(wǎng)側(cè)線電壓檢測(cè)PT信號(hào)( )以及直流側(cè)電壓檢測(cè)PT信號(hào)(Ud。)，通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算，最終輸出控制并機(jī)單元主電路IGBT的PWM信號(hào)；并機(jī)單元主電路雙VSC的交流側(cè)雙端串聯(lián)并網(wǎng)電感和共模電感后分別并至前向組母線和后向組母線，其中共模電感用來(lái)有效濾除雙VSC間的零序環(huán)流。本發(fā)明整機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行方式如圖3所示。并機(jī)單元分為前向部分、共直流部分和后向部分，前向部分輸出匯流前向組母線接至網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)，后向部分輸出匯流后向組母線接至負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)，即雙母線匯流雙補(bǔ)償點(diǎn)并網(wǎng)；負(fù)載諧波電流檢測(cè)CT位于雙補(bǔ)償點(diǎn)中間，其檢測(cè)電流信號(hào)(&)送入各并機(jī)單元；整機(jī)前向補(bǔ)償組，諧波補(bǔ)償開(kāi)環(huán)運(yùn)行；整機(jī)后向補(bǔ)償組，諧波補(bǔ)償閉環(huán)運(yùn)行；按照補(bǔ)償電流頻段，整機(jī)功率單元I N分為指定次頻段前向(后向)補(bǔ)償組I n，其中低頻段補(bǔ)償組低開(kāi)關(guān)頻率、大電流輸出而高頻段補(bǔ)償組高開(kāi)關(guān)頻率、小電流輸出，整機(jī)系統(tǒng)有效輸出最大化；相同頻段前向(后向)補(bǔ)償組內(nèi)部分，按有效值均分補(bǔ)償電流，移相PWM運(yùn)行抵消開(kāi)關(guān)次紋波，最小化總輸出紋波。本發(fā)明單元控制器的控制策略框圖如圖4所示。單元控制器包括直流電壓控制外環(huán)、前向和后向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)、電網(wǎng)電壓PLL模塊、PWM載波移相同步模塊、第一 PWM模塊和第二 PWM模塊。直流電壓控制外環(huán)輸入直流電壓給定值(Udc; Mf)和直流電壓(Ud。)的偏差信號(hào)、網(wǎng)側(cè)電壓PLL模塊輸出，輸出基波正序有功指令電流(Icx\>_,ef ),分別至前向和后向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)，將直流側(cè)電容電壓穩(wěn)定在給定值附近；電網(wǎng)電壓PLL模塊輸入電網(wǎng)電壓(E )，輸出電網(wǎng)電壓基波正序?qū)崟r(shí)相位(Pro7);前向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)輸入雙補(bǔ)償點(diǎn)間電流(S)和前向部分輸出電流(忘)的偏差、直流電壓控制外環(huán)輸出的基波正序有功指令電流(!Cl* P _ ref )和前向部分輸出電流(/S )的偏差，輸出前向部分指令電壓(WJf),再至第一 PWM模塊輸出主電路前向部分PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；后向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)直接輸入雙補(bǔ)償點(diǎn)間電流($ )直流電壓控制外環(huán)輸出的基波正序有功指令電流(Id* P — ref )和后向部分輸出電流(/ra)的偏差，輸出后向部分指令電壓(Ib rtf ),再至第二 PWM模塊輸出主電路后向部分PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；PWM載波移相同步模塊接收主控制器發(fā)出的同步信號(hào)，同步前向和后向部分的PWM模塊載波相位，實(shí)現(xiàn)移相PWM。圖5所示為本發(fā)明整機(jī)系統(tǒng)諧波控制模型，是為了更好的描述本發(fā)明所提出的雙補(bǔ)償點(diǎn)并網(wǎng)、開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的控制方法。HiF(s) (i = I N)為前向部分等效環(huán)節(jié)，HiB(s) (i =I N)為后向部分等效環(huán)節(jié)，IciF(s) (i = I N)為前向部分輸出電流，IciB(s) (i = I N)為后向部分輸出電流。這樣網(wǎng)側(cè)電流瓦、雙補(bǔ)償點(diǎn)間電流石和負(fù)載側(cè)電流五的關(guān)系如下
權(quán)利要求
1.一種基于雙VSC交互并聯(lián)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的APF裝置，包括主控制器和多個(gè)并聯(lián)的雙VSC交互并聯(lián)功率單元，所述多個(gè)并聯(lián)的雙VSC交互并聯(lián)功率單元采用雙VSC交互并聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述雙VSC交互并聯(lián)功率單元包括前向部分、共直流部分和后向部分，所述共直流部分共用電容，前向部分和后向部分分別依次串聯(lián)并網(wǎng)電感和共模電感，分別經(jīng)前向組母線和后向組母線匯流，分別通過(guò)網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)和負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)并至電網(wǎng)，網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)和負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)之間的負(fù)載電流信號(hào)送入各雙VSC交互并聯(lián)功率單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于雙VSC交互并聯(lián)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的APF裝置，其特征在于所述前向部分和后向部分均采用諧波電流分次補(bǔ)償，按所補(bǔ)償電流的頻段分為前向或后向的各指定頻段次諧波補(bǔ)償組，將指定低頻段次諧波補(bǔ)償組低開(kāi)關(guān)頻率、大電流輸出，將指定高頻段次諧波補(bǔ)償組高開(kāi)關(guān)頻率、小電流輸出，同時(shí)相同指定頻段次諧波補(bǔ)償組內(nèi)，采用移相PWM抵消開(kāi)關(guān)次諧波。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于雙VSC交互并聯(lián)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的APF裝置，其特征在于還包括主控制器，所述雙VSC交互并聯(lián)功率單元還包括單元控制器，所述主控制器向各單元控制器發(fā)送同步信號(hào)，所述單元控制器輸入負(fù)載電流信號(hào)、雙VSC輸出電流信號(hào)、網(wǎng)側(cè)線電壓信號(hào)和所述電容兩端的直流電壓信號(hào)，輸出控制雙VSC的PWM信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于雙VSC交互并聯(lián)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的APF裝置，其特征在于所述單元控制器包括直流電壓控制外環(huán)、前向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)、后向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)、電網(wǎng)電壓PLL模塊、PWM載波移相同步模塊、第一 PWM模塊和第二 PWM模塊，所述直流電壓控制外環(huán)輸入直流電壓給定值和所述電容兩端的直流電壓信號(hào)的偏差信號(hào)、網(wǎng)側(cè)電壓PLL模塊輸出，輸出基波正序有功指令電流，分別至前向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)和后向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)；電網(wǎng)電壓PLL模塊輸入電網(wǎng)電壓，輸出電網(wǎng)電壓基波正序?qū)崟r(shí)相位；前向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)輸入負(fù)載電流信號(hào)和前向部分輸出電流的偏差、直流電壓控制外環(huán)輸出的基波正序有功指令電流和前向部分輸出電流的偏差，輸出前向部分指令電壓，再至第一PWM模塊輸出前向部分PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；后向諧波電流分次控制內(nèi)環(huán)輸入負(fù)載電流信號(hào)、直流電壓控制外環(huán)輸出的基波正序有功指令電流和后向部分輸出電流的偏差，輸出后向部分指令電壓，再至第二 PWM模塊輸出主電路后向部分PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；PWM載波移相同步模塊接收主控制器發(fā)出的同步信號(hào)，分別向所述第一 PWM模塊和第二 PWM模塊發(fā)送載波移相同步信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雙VSC交互并聯(lián)諧波補(bǔ)償開(kāi)閉環(huán)結(jié)合的APF裝置，包括主控制器和多個(gè)并聯(lián)的雙VSC交互并聯(lián)功率單元，雙VSC交互并聯(lián)功率單元采用雙VSC交互并聯(lián)結(jié)構(gòu)，包括前向部分(開(kāi)環(huán)補(bǔ)償)、共直流部分和后向部分(閉環(huán)補(bǔ)償)，共直流部分共用電容，前向部分和后向部分分別依次串聯(lián)并網(wǎng)電感和共模電感，分別經(jīng)前向組母線和后向組母線匯流，分別通過(guò)網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)和負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)并至電網(wǎng)，網(wǎng)側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)和負(fù)載側(cè)補(bǔ)償點(diǎn)之間的負(fù)載電流信號(hào)送入各雙VSC交互并聯(lián)功率單元。本發(fā)明使整機(jī)有效輸出最大化的同時(shí)總輸出紋波最小化，有效抑制了雙VSC間的零序環(huán)流，整機(jī)兼具開(kāi)環(huán)補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)快速響應(yīng)特性和閉環(huán)補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)態(tài)高精度特性。
文檔編號(hào)H02J3/01GK102882210SQ201210378490
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者曹武, 趙劍鋒, 劉康禮, 江楠 申請(qǐng)人:東南大學(xué)