CN102738795B - 基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置，包括投切优先权仲裁器、多台有源电力滤波器(APF)，所述的投切优先权仲裁器分别与多台APF连接，所述的投切优先权仲裁器与电网侧连接，所述的多台APF的谐波检测信号取自电网侧电流，出线端并联接入电网；投切优先权仲裁器实时地检测电网侧电流的谐波含量，根据检测到的数据和每台APF的运行时间数据来决定每一个APF投入或切除补偿的优先权。与现有技术相比，本发明具有设备利用率高、稳定性好等优点。

Description

基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置
技术领域
本发明涉及一种有源电力滤波器相关技术，尤其是涉及一种基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置。
背景技术
随着电力电子装置的应用日益广泛，日益严重的谐波和无功问题越来越引起人们的关注。无源滤波技术是传统的谐波抑制方法，采用LC滤波器实现。该装置由一定参数的电容器、电抗器和电感器组合而成，与谐波电流源并联，为谐波提供低阻通路，避免谐波电流注入电网。无源滤波器结构简单，成本低，技术成熟，但也有严重的缺陷：只能补偿固定次数的谐波，滤波器的特性受电网阻抗的影响大；可能使电网系统阻抗发生串联谐振；为了能够得出匹配于系统阻抗的LC参数，谐波治理的工程师需要经过现场较长时间的观察和测量才能得到负载特性的具体要求；易受系统运行方式的影响，当系统运行方式改变时，其运行将不稳定。
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，它能对大小和频率都变化的谐波/变化的无功/电网不平衡电流进行补偿和治理，其应用可克服LC等无源滤波器在谐波抑制和无功补偿方面的缺点。并联型APF有源滤波器设备的基本原理是：从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量，达到谐波抑制的目的。该装置可以对频率和幅值都变化的电流进行动态补偿，且不受系统阻抗的影响。
有源电力滤波器具有优异的动态补偿谐波、无功和不平衡电流的特性，并且并入系统后不会造成谐振，然而由于大功率可关断器件(IGBT/GTO)制造水平的限制，有源电力滤波器不能承担大容量补偿的现场需求，为了满足大容量非线性负荷的实际需求，可以考虑多台有源电力滤波器并联运行。本发明就是为了实现多台相同有源电力滤波器并联运行时的精简运行而设计的。
发明内容
本发明就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种设备利用率高、稳定性好的基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置，其特征在于，包括投切优先权仲裁器、多台有源电力滤波器(APF)，所述的投切优先权仲裁器分别与多台APF连接，所述的投切优先权仲裁器与电网侧连接，所述的多台APF的谐波检测信号取自电网侧电流，出线端并联接入电网；
投切优先权仲裁器实时地检测电网侧电流的谐波含量，根据检测到的数据和每台APF的运行时间数据来决定每一个APF投入或切除补偿的优先权。
所述的投切优先权仲裁器包括DSP芯片、MCBSP端口，所述的MCBSP端口与有源电力滤波器连接。
所述的有源电力滤波器包括DSP芯片、MCBSP端口，所述的MCBSP端口与投切优先权仲裁器连接。
所述的根据检测到的数据和每台APF的运行时间数据来决定每一个APF投入或切除补偿的优先权具体如下：
APF累计运行时间短的最先投入，APF累计运行时间长的最先切除；
如果一台APF投入补偿之后还是满足不了当前谐波负载的实际需求，就根据累计运行时间短的设备最先投入的原则再投入下一台APF，直至可以达到效果为止；
如果发现谐波负荷的实际需求已经降低了，那么就按照累计运行时间长的设备最先切除的原则把优先级高的APF切除。
与现有技术相比，本发明具有既保证装置运行的经济性，提高设备的综合利用率，又可以保证装置中每台设备部得到均等地利用，进而提高整个系统运行的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置，包括投切优先权仲裁器1、多台有源电力滤波器APF1、APF2、APF3、APF4，所述的投切优先权仲裁器1分别与多台有源电力滤波器APF1、APF2、APF3、APF4连接，所述的投切优先权仲裁器1与电网侧2连接，所述的多台有源电力滤波器APF1、APF2、APF3、APF4的的谐波检测信号取自电网侧电流，出线端并联接入电网；投切优先权仲裁器1实时地检测电网侧2电流的谐波含量，根据检测到的数据和每台有源电力滤波器的运行时间数据来决定每一个有源电力滤波器投入或切除补偿的优先权。所述的投切优先权仲裁器1包括DSP芯片、MCBSP端口，所述的MCBSP端口与有源电力滤波器连接。所述的有源电力滤波器包括DSP芯片、MCBSP端口，所述的MCBSP端口与投切优先权仲裁器连接。
多台有源电力滤波器并联运行时，通过制作一个投切优先权仲裁器1的McBSP端口来连接多台并联运行的有源电力滤波器，组成一个有源滤波器投切优先权仲裁网络，具体包含以下内容：
a.每台有源电力滤波器都采用检测电网电流的控制方式，可以实时地检测还未补偿的谐波电流；本专利所述的APF的谐波治理任务是避免负载谐波源污染电网，改善电网侧的电流。无论APF是否运行，负载侧的电流谐波含量是始终不会变化的，要衡量补偿的效果，必须检测电网侧的电流。这样才可以知道还有多少含量的谐波未被补偿，以及还需要投入几组APF。这种检测电网电流的控制方式适合于多组APF并联运行，当需要补偿的谐波不是很大的时候，可以将任意的一个或几个APF投入运行，还可以指定将使用量较少的APF投入使用，以达到节约资源和均等利用每台APF设备的目的。
b.每台有源电力滤波器控制器中有本机的运行时间记录并保存到铁电存储器中；
c.投切优先权仲裁器是由一片单独的DSP2812芯片完成，仲裁器本身也在时刻监控网侧电流的谐波情况，并通过自身的McBSP口和每个有源滤波器中DSP2812的McBSP接口组网。
有源电力滤波器的主电路，采用基于IGBT模块的PWM变流器，直流侧为一个大电容，主电路的输出端接有低通滤波器，以此来滤除开关器件通断造成的高频毛刺。DSP控制板采用两片TMS320F2812 DSP作为控制芯片。每台APF装置，通过McBSP接口，完成相互之间投入的优化工作/协调控制/并行计算/数据共享等任务，DSP控制板采用光纤传输PWM控制信号，实现高低压电气隔离，由专用的脉冲触发装置控制IGBT的工作。
所述的根据检测到的数据和每台有源电力滤波器的运行时间数据来决定每一个有源电力滤波器投切的规则具体如下：有源电力滤波器累计运行时间短的最先投入，有源电力滤波器累计运行时间长的最先切除；如果一台有源电力滤波器投入补偿之后还是满足不了当前谐波负载的实际需求，就根据累计运行时间短的设备最先投入的原则再投入下一台有源电力滤波器，直至可以达到效果为止；如果发现谐波负荷的实际需求已经降低了，那么就按照累计运行时间长的设备最先切除的原则把优先级高的有源电力滤波器切除。应用上述控制策略，既可以保证系统运行的经济性，提高设备的综合利用率，又可以保证系统中每台设备都得到均等地利用，进而提高整个系统运行的稳定性。

Claims (1)

1.一种基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置，其特征在于，包括投切优先权仲裁器、多台有源电力滤波器，所述的投切优先权仲裁器分别与多台有源电力滤波器连接，所述的投切优先权仲裁器与电网侧连接，所述的多台有源电力滤波器的谐波检测信号取自电网侧电流，出线端并联接入电网；
投切优先权仲裁器实时地检测电网侧电流的谐波含量，根据检测到的数据和每台有源电力滤波器的运行时间数据来决定每一个有源电力滤波器投入或切除补偿的优先权；
所述的根据检测到的数据和每台有源电力滤波器的运行时间数据来决定每一个有源电力滤波器投入或切除补偿的优先权具体如下：
有源电力滤波器累计运行时间短的最先投入，有源电力滤波器累计运行时间长的最先切除；
如果一台有源电力滤波器投入补偿之后还是满足不了当前谐波负载的实际需求，就根据累计运行时间短的设备最先投入的原则再投入下一台有源电力滤波器，直至可以达到效果为止；
如果发现谐波负荷的实际需求已经降低了，那么就按照累计运行时间长的设备最先切除的原则把优先级高的有源电力滤波器切除；
所述的投切优先权仲裁器包括DSP芯片、McBSP端口，投切优先权仲裁器的McBSP端口与有源电力滤波器连接；
所述的有源电力滤波器包括DSP芯片、McBSP端口，有源电力滤波器的McBSP端口与投切优先权仲裁器连接；
多台有源电力滤波器并联运行时，通过制作一个投切优先权仲裁器的McBSP端口来连接多台并联运行的有源电力滤波器，组成一个有源滤波器投切优先权仲裁网络，具体包含以下内容：a、每台有源电力滤波器都采用检测电网电流的控制方式，实时地检测还未补偿的谐波电流；b、每台有源电力滤波器控制器中有本机的运行时间记录并保存到铁电存储器中；c、投切优先权仲裁器本身也在时刻监控网侧电流的谐波情况，并通过自身的McBSP端口和每个有源滤波器中DSP2812的McBSP接口组网。
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