CN111769539B - 直流有源电力滤波器及其控制方法 - Google Patents

直流有源电力滤波器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电力电子技术领域，提供了一种直流有源电力滤波器及其控制方法，直流有源电力滤波器包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一开关、第二开关、第一双向开关、第二双向开关、第一电容及第二电容；当开关管故障时，合理切换第一开关、第二开关、第一双向开关及第二双向开关的开关状态，对滤波器的拓扑电路进行重新配置，将故障相连接到第一电容和第二电容的中点，使系统在此拓扑下继续运行，提高了系统的容错能力，开关管失效后仍能正常运行，纹波抑制效果好、可靠性高。

Description

直流有源电力滤波器及其控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种直流有源电力滤波器及其控制方法。
背景技术
交直流混合微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，综合了交流微电网和直流微电网的优点，在电力领域得到了广泛的应用。
参考图1，交直流混合微电网中直流子网和交流子网通过交直流双向DC-AC变流器进行连接时，由于交流侧电网电压不对称及交直流互联功率存在不平衡功率分量，会导致交直流混合微电网中直流母线电压出现纹波分量。纹波的存在使得供电网的电能质量受到污染，严重影响系统的稳定性。
现有技术中，直流有源电力滤波器多采用功率开关元件组成的半桥结构进行滤波，功率开关元件长期工作在高频切换状态，容易造成功率开关元件失效。由于现有技术中的直流有源电力滤波器容错功能差，当功率开关元件失效后，直流有源电力滤波器将不能正常工作，纹波抑制效果差、可靠性低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了直流有源电力滤波器及其控制方法，以解决现有技术中直流有源电力滤波器没有容错功能，纹波抑制效果差、可靠性低的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种直流有源电力滤波器，包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一开关、第二开关、第一双向开关、第二双向开关、第一电容及第二电容；
第一开关管和第二开关管串联连接，形成第一桥臂；第三开关管和第四开关管串联连接，形成第二桥臂；第一桥臂和第二桥臂并联连接；
第一双向开关，第一端通过第一开关与第一开关管和第二开关管的交点连接，第一端还与直流电网的第一母线相连接，第二端分别与第一电容的第二端、第二电容的第一端及第二双向开关的第二端连接；
第二双向开关，第一端通过第二开关与第三开关管和第四开关管的交点连接，第一端还与直流电网的第二母线相连接；
第一电容的第一端和第二电容的第二端分别与第一桥臂的两端连接。
本发明实施例的第二方面提供了一种直流有源电力滤波器的控制方法，应用于如本发明实施例第一方面提供的直流有源电力滤波器，直流有源电力滤波器的控制方法包括：
当第一开关管和/或第二开关管故障时，控制第一开关断开、第二开关导通、第一双向开关导通及第二双向开关断开；
当第三开关管和/或第四开关管故障时，控制第一开关导通、第二开关断开、第一双向开关断开及第二双向开关导通；
实时产生控制信号，并向直流有源电力滤波器发送控制信号；
其中，控制信号用于控制直流有源电力滤波器产生补偿电流。
本发明实施例提供了一种直流有源电力滤波器及其控制方法，直流有源电力滤波器包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一开关、第二开关、第一双向开关、第二双向开关、第一电容及第二电容；第一开关管和第二开关管串联连接，形成第一桥臂；第三开关管和第四开关管串联连接，形成第二桥臂；第一桥臂和第二桥臂并联连接；第一双向开关，第一端通过第一开关与第一开关管和第二开关管的交点连接，第一端还与直流电网的第一母线相连接，第二端分别与第一电容的第二端、第二电容的第一端及第二双向开关的第二端连接；第二双向开关，第一端通过第二开关与第三开关管和第四开关管的交点连接，第一端还与直流电网的第二母线相连接；第一电容的第一端和第二电容的第二端分别与第一桥臂的两端连接。当开关管故障时，合理切换第一开关、第二开关、第一双向开关及第二双向开关的开关状态，对滤波器的拓扑电路进行重新配置，将故障相连接到第一电容和第二电容的中点，使系统在此拓扑下继续运行，提高了系统的容错能力，开关管失效后仍能正常运行，纹波抑制效果好、可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的交直流混合微电网结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种直流有源电力滤波器电路原理图；
图3是本发明实施例提供的一种故障状态时直流有源电路滤波器的导通示意图；
图4是本发明实施例提供的又一种故障状态时直流有源电路滤波器的导通示意图；
图5是本发明实施例提供的一种直流有源电路滤波器控制方法的实现流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种补偿电流控制策略示意图；
图7是本发明实施例提供的直流有源电路滤波器控制装置的示意图；
图8是本发明实施例提供的端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图2，本发明实施例提供了一种直流有源电力滤波器，包括：第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一开关K2、第二开关K3、第一双向开关Q1、第二双向开关Q2、第一电容C1及第二电容C2；
第一开关管S1和第二开关管S2串联连接，形成第一桥臂；第三开关管S3和第四开关管S4串联连接，形成第二桥臂；第一桥臂和第二桥臂并联连接；
第一双向开关Q1，第一端通过第一开关K2与第一开关管S1和第二开关管S2的交点连接，第一端还与直流电网的第一母线相连接，第二端分别与第一电容C1的第二端、第二电容C2的第一端及第二双向开关Q2的第二端连接；
第二双向开关Q2，第一端通过第二开关K3与第三开关管S3和第四开关管S4的交点连接，第一端还与直流电网的第二母线相连接；
第一电容C1的第一端和第二电容C2的第二端分别与第一桥臂的两端连接。
本发明实施例提供的直流有源电力滤波器通过设置第一开关K2、第二开关K3、第一双向开关Q1、第二双向开关Q2、第一电容C1及第二电容C2，当桥臂中的开关管故障时，通过合理的切换第一开关K2、第二开关K3、第一双向开关Q1、第二双向开关Q2的开关状态，对直流有源电力滤波器的拓扑电路进行重新配置，将故障相连接到第一电容C1和第二电容C2的中点，使系统在此拓扑下继续运行，提高了系统的容错能力，开关管失效后仍能正常运行，纹波抑制效果好、可靠性高。
一些实施例中，参考图2，直流有源电力滤波器还可以包括：第三开关K1、变压器T1、电感L1及电阻R1；
变压器T1，第一边的第一端与直流电网的第二母线相连接，第一边的第二端通过第三开关K1与直流电网的第一母线相连接，第二边的第一端与第二双向开关Q2的第一端连接，第二边的第二端通过串联的电阻R1和电感L1与第一双向开关Q1的第一端连接。
一些实施例中，第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4均可以为IGBT。
一些实施例中，第一双向开关Q1和第二双向开关Q2均可以为双向晶闸管。
一些实施例中，直流有源电力滤波器还可以包括：第一熔断器和第二熔断器；
第一熔断器串联在第一桥臂中，第二熔断器串联在第二桥臂中。
当开关管发生短路故障时，将故障开关管所在桥臂的通路切断，将短路故障转换为断路故障，采用下述实施例中的直流有源电力滤波器的控制方法对直流有源电力滤波器的拓扑电路进行重新配置，使得直流电力有源滤波器在该拓扑下正常运行。
参考图5，对应于上述实施例中提供的直流有源电力滤波器，本发明实施例还提供了一种直流有源电力滤波器的控制方法，包括：
步骤S101：当第一开关管S1和/或第二开关管S2故障时，控制第一开关K2断开、第二开关K3导通、第一双向开关Q1导通及第二双向开关Q2断开；
步骤S102：当第三开关管S3和/或第四开关管S4故障时，控制第一开关K2导通、第二开关K3断开、第一双向开关Q1断开及第二双向开关Q2导通；
步骤S103：实时产生控制信号，并向直流有源电力滤波器发送控制信号；
其中，控制信号用于控制直流有源电力滤波器产生补偿电流。
当第一桥臂中的开关管故障时，控制第一开关K2断开、第二开关K3导通、第一双向开关Q1导通及第二双向开关Q2断开，将故障相连接到第一电容C1和第二电容C2的中点，形成图3所示的拓扑结构，第二桥臂仍然接入电路，通过控制第二桥臂中的第三开关管S3和第四开关管S4的通断向直流电网注入补偿电流，对直流电网的纹波进行抑制；
当第二桥臂中的开关管故障时，控制第二开关K3断开、第一开关K2导通、第一双向开关Q1断开及第二双向开关Q2导通，将故障相连接到第一电容C1和第二电容C2的中点，形成图4所示的拓扑结构，第一桥臂仍然接入电路，通过控制第一桥臂中的第一开关管S1和第二开关管S2的通断向直流电网注入补偿电流，对直流电网的纹波进行抑制；
本发明实施例中根据故障开关管的不同，对直流有源电力滤波器的拓扑电路进行重新配置，实现容错模式的切换，使得直流电力有源滤波器在该拓扑下正常运行，提高了直流有源电力滤波器的容错能力，开关管失效后仍能正常运行，纹波抑制效果好、可靠性高。
一些实施例中，直流有源电力滤波器的控制方法，还可以包括：
采用电容均压策略对第一电容C1的电压uc1及第二电容C2的电压uc2进行调节，使得第一电容C1的电压uc1和第二电容C2的电压uc2保持均衡。
采用电容均压策略可以在容错模式切换后，有效的解决直流侧第一电容C1和第二电容C2中点电位不平衡问题，实现电容均压，保证直流侧电容电压的稳定，提高了纹波电流的补偿效果。
参考图6，一些实施例中，步骤S103可以包括：
步骤S1031：采集直流有源电力滤波器产生的当前补偿电流iL、直流母线电压udc、第一电容C1的电压uc1及第二电容C2的电压uc2；
步骤S1032：根据直流母线电压udc、第一电容C1的电压uc1及第二电容C2的电压uc2，确定纹波电流参考值iLref；
步骤S1033：根据纹波电流参考值iLref及当前补偿电流iL，采用模糊控制器和第一PI控制器实时产生调制信号；
步骤S1034：将调制信号经过PWM调制后输出控制信号。
当直流有源电力滤波器中的开关管故障进行容错模式切换时，由于线路的切换，电流突变，会对系统带来冲击性的影响。为保证容错模式切换前后直流有源电力滤波器的纹波补偿效果，本发明实施例根据纹波电流参考值iLref及当前补偿电流iL，采用模糊控制器和PI控制器(比例积分控制器)对补偿电流进行动态调整，提升了系统的动态性能及纹波电流补偿效果。
一些实施例中，步骤S1033可以包括：
步骤S10331：将纹波电流参考值iLref减去当前补偿电流iL得到纹波电流偏差值e，并对纹波电流偏差值e微分得到偏差变化量ec；
步骤S10332：将纹波电流偏差值e及偏差变化量ec输入模糊控制器，得到修正模糊量；
步骤S10333：将修正模糊量及纹波电流偏差值e输入第一PI控制器，得到调制信号。
一些实施例中，修正模糊量包括：比例修正参数ΔKp和积分修正参数ΔKi。
一些实施例中，在步骤S10332之前还可以包括：
步骤S10334：根据纹波电流偏差值e及偏差变化量ee对模糊控制器的伸缩因子进行调整。
当纹波电流偏差值e较大时，使用较粗的模糊规则划分等级，可提高系统的控制速度；当纹波电流偏差值e较小时，通过收缩论域范围，将原模糊等级压缩到该范围内进行细微调控，从而提高控制精度。
一些实施例中，采用误差分级法确定伸缩因子。
α和β为论域的伸缩因子，伸缩因子可调节输入变量和输出变量的基本论域，如下式所示：
X(x)＝[-α(x)×E,α(x)×E]
Y(x)＝[-β(x)×EC,β(x)×EC]
其中，X(x)为输入变量的基本论域，Y(x)为输入出变量的基本论域，α(x)和β(x)分别为输入变量和输出变量的伸缩因子，[-E,E]和[-EC，EC]分别为输入变量和输出变量的初始论域，x为输入变量，伸缩因子α(x)和β(x)随着输入变量x的变化而变化。
伸缩因子按选取方法一般可分为三种：基于函数形式、基于模糊推理和基于误差分级的伸缩因子选取方法。由于基于模糊推理选取伸缩因子，需要在模糊判别的每一个采样周期内计算一次伸缩因子的大小，因此计算量大、对硬件的要求高，缺乏实用性；因此，本申请采用了基于误差分级的方法来选取伸缩因子。
将误差划分成不同的区域，对应每个误差区域选择一组固定的伸缩因子来减少模糊判别的计算量。将纹波电流偏差值e(误差)划分为五个区域，如下：
区域1:[-emax，-0.8emax]∪[0.8emax，emax]；
区域2:[-0.8emax，-0.6emax]∪[0.6emax，0.8emax]；
区域3:[-0.6emax，-0.4emax]∪[0.4emax，0.6emax]；
区域4:[-0.4emax，-0.2emax]∪[0.2emax，0.4emax]；
区域5:[-0.2emax，0.2emax]
其中，emax为纹波电流偏差值e的最大值，取emax＝ein，ein为参考输入。使得每个误差区间对应一组固定伸缩因子。
在选取伸缩因子时，考虑到PI参数的整定原则，参数kp的伸缩因子应该与误差的单调性相同，ki的伸缩因子应该与误差的单调性相反，选取的输入、输出伸缩因子如表1所示。
表1误差分区伸缩因子表
Figure BDA0002581955290000091
其中αe/αec为纹波电流偏差值e与偏差变化量ec的伸缩因子，βkp表示比例参数的伸缩因子，βki表示积分参数的伸缩因子。
本申请实例中将模糊控制器的纹波电流偏差值e的初始论域设定为[-6,6],则输入量纹波电流偏差值e的初始论域为[-6αe,6αe]；输入量纹波电流偏差变化量ec的初始论域设定为[-6,6],则输入量纹波电流偏差变化量ec的初始论域为[-6αec,6αec]；
本发明实施例中，模糊控制器的输出量ΔKp的初始论域设定为[-0.3,0.3]，则输出量ΔKp对应的基本论域为[-0.3βkp,0.3βkp]；输出量ΔKi的初始论域设定为[-0.3,0.3]，则输出量ΔKi对应的基本论域为[-0.3βki,0.3βki]。
本发明实施例中，第一PI控制器的比例参数kp和积分参数ki的对应的修正参数分别为ΔKp和ΔKi，其语言变量均采用模糊语言{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，其中NB、NM、NS、ZO、PS、PM、PB分别表示的是负大、负中、负小、零、正小、正中、正大，其中NS、ZO、PS选择高斯形(gaussmf)隶属度函数，其余选择三角形(trimf)隶属度函数。
确定模糊控制器的输入变量纹波电流偏差值对应的语言变量为e，输入变量纹波电流偏差变化率对应的语言变量为ec，根据模糊推理获得输出变量修正参数ΔKp的模糊控制规则，如表2所示。
表2修正参数ΔKp的模糊控制规则表
Figure BDA0002581955290000101
本申请实施例中确定模糊控制器的输入变量纹波电流偏差值对应的语言变量为e，输入变量偏差变化量对应的语言变量为ec，根据模糊推理获得输出变量修正参数ΔKi的模糊控制规则，如表3所示。
表3修正参数ΔKi的模糊规则表
Figure BDA0002581955290000102
通过变论域自适应模糊控制器的输出变量修正参数ΔKp、ΔKi分别对第一PI控制器的积分参数和比例参数进行实时调节，从而实现对直流有源电力滤波器产生的补偿电流的控制。
一些实施例中，步骤S1032可以包括：
步骤S10321：将直流母线电压中的直流分量减去直流母线电压udc得到直流母线电压纹波分量；
步骤S10322：将直流母线电压纹波分量乘以电压纹波增益k1得到纹波电流初始参考值i2wref；
步骤S10323：根据第一电容C1的电压uc1及第二电容C2的电压uc2确定纹波电流参考修正量icref；
步骤S10324：将纹波电流初始参考值i2wref和纹波电流参考修正量icref相加得到纹波电流参考值iLref。
一些实施例中，步骤S10323可以包括：
将第一电容电压参考值ucref1减去第一电容C1的电压uc1得到第一差值Δuc1，并将第二电容电压参考值ucref2减去第二电容C2的电压uc2得到第二差值uc2；
将第一差值Δuc1和第二差值uc2相加的和输入第二PI控制器得到纹波电流第一参考修正量icref1，并对纹波电流第一参考修正量icref1进行限幅处理；
将第一差值Δuc1减去第二差值uc2的差输入第三PI控制器得到纹波电流第二参考修正量icref2，并对纹波电流第二参考修正量icref2进行限幅处理；
将限幅后的纹波电流第一参考修正量和限幅后的纹波电流第二参考修正量相加得到纹波电流参考修正量icref。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
参考图7，本发明实施例还提供了一种直流有源电力滤波器的控制装置，包括：
第一故障切换模块21，用于当第一开关管S1和/或第二开关管S2故障时，控制第一开关K2断开、第二开关K3导通、第一双向开关Q1导通及第二双向开关Q2断开；
第二故障切换模块22，用于当第三开关管S3和/或第四开关管S4故障时，控制第一开关K2导通、第二开关K3断开、第一双向开关Q1断开及第二双向开关Q2导通；
控制模块23，用于实时产生控制信号，并向直流有源电力滤波器发送控制信号；
其中，控制信号用于控制直流有源电力滤波器产生补偿电流。
一些实施例中，控制模块23可以包括：
参数采集子模块231，用于采集直流有源电力滤波器产生的当前补偿电流iL、直流母线电压udc、第一电容C1的电压uc1及第二电容C2的电压uc2；
纹波电流参考值确定子模块232，用于根据直流母线电压udc、第一电容C1的电压uc1及第二电容C2的电压uc2，确定纹波电流参考值iLref；
调制信号产生子模块233，用于根据纹波电流参考值iLref及当前补偿电流iL，采用模糊控制器和第一PI控制器实时产生调制信号；
控制信号产生子模块234，用于将调制信号经过PWM调制后输出控制信号。
一些实施例中，调制信号产生子模块233可以包括：
偏差变换量确定单元2331，用于将纹波电流参考值iLref减去当前补偿电流iL得到纹波电流偏差值e，并对纹波电流偏差值e微分得到偏差变化量ec；
修正模糊量确定单元2332，用于将纹波电流偏差值e及偏差变化量ec输入模糊控制器，得到修正模糊量；
调制信号生成单元2333，用于将修正模糊量及纹波电流偏差值e输入第一PI控制器，得到调制信号。
一些实施例中，纹波电流参考值确定子模块232可以包括：
直流母线电压纹波分量确定单元2321，用于将直流母线电压中的直流分量减去直流母线电压udc得到直流母线电压纹波分量；
纹波电流初始参考值确定单元2322，用于将直流母线电压纹波分量乘以电压纹波增益k1得到纹波电流初始参考值i2wref；
纹波电流参考修正量确定单元2323，用于根据第一电容C1的电压uc1及第二电容C2的电压uc2确定纹波电流参考修正量icref；
纹波电流参考值确定单元2324，用于将纹波电流初始参考值i2wref和纹波电流参考修正量icref相加得到纹波电流参考值iLref。
一些实施例中，纹波电流参考修正量确定单元2323可以包括：
电容偏差值确定子单元23231，用于将第一电容C1电压参考值减去第一电容C1的电压uc1得到第一差值Δuc1，并将第二电容C2电压参考值减去第二电容C2的电压uc2得到第二差值uc2；
第一参考修正量确定子单元23232，用于将第一差值Δuc1和第二差值uc2相加的和输入第二PI控制器得到纹波电流第一参考修正量icref1，并对纹波电流第一参考修正量icref1进行限幅处理；
第二参考修正量确定子单元23233，用于将第一差值Δuc1减去第二差值uc2的差输入第三PI控制器得到纹波电流第二参考修正量icref2，并对纹波电流第二参考修正量icref2进行限幅处理；
纹波电流参考修正量确定子单元23234，用于将限幅后的纹波电流第一参考修正量和限幅后的纹波电流第二参考修正量相加得到纹波电流参考修正量icref。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将终端设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图8是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。如图8所示，该实施例的终端设备4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个直流有源电力滤波器的控制方法实施例中的步骤，例如图5所示的步骤S101至S103。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述直流有源电力滤波器的控制装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示模块21至23的功能。
示例性地，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在终端设备4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成第一故障切换模块21、第二故障切换模块22及控制模块23。
第一故障切换模块21，用于当第一开关管S1和/或第二开关管S2故障时，控制第一开关K2断开、第二开关K3导通、第一双向开关Q1导通及第二双向开关Q2断开；
第二故障切换模块22，用于当第三开关管S3和/或第四开关管S4故障时，控制第一开关K2导通、第二开关K3断开、第一双向开关Q1断开及第二双向开关Q2导通；
控制模块23，用于实时产生控制信号，并向直流有源电力滤波器发送控制信号；其中，控制信号用于控制直流有源电力滤波器产生补偿电流。
其它模块或者单元在此不再赘述。
终端设备4包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是终端设备的一个示例，并不构成对终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备4还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器41可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器41也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器41还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序42以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种直流有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，应用于直流有源电力滤波器，所述直流有源电力滤波器包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一开关、第二开关、第一双向开关、第二双向开关、第一电容及第二电容；
所述第一开关管和所述第二开关管串联连接，形成第一桥臂；所述第三开关管和第四开关管串联连接，形成第二桥臂；所述第一桥臂和所述第二桥臂并联连接；
所述第一双向开关，第一端通过所述第一开关与所述第一开关管和所述第二开关管的交点连接，第一端还与直流电网的第一母线相连接，第二端分别与所述第一电容的第二端、所述第二电容的第一端及所述第二双向开关的第二端连接；
所述第二双向开关，第一端通过所述第二开关与所述第三开关管和所述第四开关管的交点连接，第一端还与直流电网的第二母线相连接；
所述第一电容的第一端和所述第二电容的第二端分别与所述第一桥臂的两端连接；
所述直流有源电力滤波器的控制方法包括：
当所述第一开关管和/或所述第二开关管故障时，控制所述第一开关断开、所述第二开关导通、所述第一双向开关导通及所述第二双向开关断开；
当所述第三开关管和/或所述第四开关管故障时，控制所述第一开关导通、所述第二开关断开、所述第一双向开关断开及所述第二双向开关导通；
实时产生控制信号，并向所述直流有源电力滤波器发送所述控制信号；
其中，所述控制信号用于控制所述直流有源电力滤波器产生补偿电流。
2.如权利要求1所述的直流有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，所述实时产生控制信号，包括：
采集所述直流有源电力滤波器产生的当前补偿电流、直流母线电压、第一电容的电压及第二电容的电压；
根据所述直流母线电压、所述第一电容的电压及所述第二电容的电压，确定纹波电流参考值；
根据所述纹波电流参考值及所述当前补偿电流，采用模糊控制器和第一PI控制器实时产生调制信号；
将所述调制信号经过PWM调制后输出所述控制信号。
3.如权利要求2所述的直流有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，所述根据所述纹波电流参考值及所述当前补偿电流，采用模糊控制器和第一PI控制器实时产生调制信号，包括：
将所述纹波电流参考值减去所述当前补偿电流得到纹波电流偏差值，并对所述纹波电流偏差值微分得到偏差变化量；
将所述纹波电流偏差值及所述偏差变化量输入模糊控制器，得到修正模糊量；
将所述修正模糊量及所述纹波电流偏差值输入所述第一PI控制器，得到所述调制信号。
4.如权利要求2所述的直流有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，所述根据所述直流母线电压、所述第一电容的电压及所述第二电容的电压，确定纹波电流参考值，包括：
将所述直流母线电压中的直流分量减去所述直流母线电压得到直流母线电压纹波分量；
将所述直流母线电压纹波分量乘以电压纹波增益得到纹波电流初始参考值；
根据所述第一电容的电压及所述第二电容的电压确定纹波电流参考修正量；
将所述纹波电流初始参考值和所述纹波电流参考修正量相加得到所述纹波电流参考值。
5.如权利要求4所述的直流有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一电容的电压及所述第二电容的电压确定纹波电流参考修正量，包括：
将第一电容电压参考值减去所述第一电容的电压得到第一差值，并将第二电容电压参考值减去所述第二电容的电压得到第二差值；
将所述第一差值和所述第二差值相加的和输入第二PI控制器得到纹波电流第一参考修正量，并对所述纹波电流第一参考修正量进行限幅处理；
将所述第一差值减去所述第二差值的差输入第三PI控制器得到纹波电流第二参考修正量，并对所述纹波电流第二参考修正量进行限幅处理；
将限幅后的纹波电流第一参考修正量和限幅后的纹波电流第二参考修正量相加得到所述纹波电流参考修正量。
6.如权利要求1所述的直流有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，所述直流有源电力滤波器还包括：第三开关、变压器、电感及电阻；
所述变压器，第一边的第一端与所述直流电网的第二母线相连接，第一边的第二端通过所述第三开关与所述直流电网的第一母线相连接，第二边的第一端与所述第二双向开关的第一端连接，第二边的第二端通过串联的所述电阻和所述电感与所述第一双向开关的第一端连接。
7.如权利要求1或6所述的直流有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管均为IGBT。
8.如权利要求1或6所述的直流有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，所述第一双向开关和所述第二双向开关均为双向晶闸管。
9.如权利要求1或6所述的直流有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，所述直流有源电力滤波器还包括：第一熔断器和第二熔断器；
所述第一熔断器串联在所述第一桥臂中，所述第二熔断器串联在所述第二桥臂中。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113162514B (zh) * 2021-04-23 2022-11-29 河北科技大学 开关磁阻电机功率变换器、控制方法、系统及电动汽车

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007300712A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Sanken Electric Co Ltd 交流電力供給装置
CN102832642A (zh) * 2012-09-12 2012-12-19 湖南大学 一种微源并网电能质量控制系统控制方法
CN103078324A (zh) * 2013-02-06 2013-05-01 河海大学常州校区 基于模糊pi复合控制的有源滤波器电流自适应控制方法
CN206422525U (zh) * 2016-12-22 2017-08-18 哈尔滨理工大学 容错型双降压式有源电力滤波器
CN109861356A (zh) * 2018-05-09 2019-06-07 台达电子工业股份有限公司 冲击电流抑制模块、车载双向充电机及控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102025145B (zh) * 2010-11-27 2012-11-21 南京航空航天大学 基于双向斩波器的直流有源电力滤波器及其控制方法
CN102025146B (zh) * 2010-11-27 2012-11-21 南京航空航天大学 一种双开关直流有源电力滤波器及其控制方法
CN102593836A (zh) * 2012-02-24 2012-07-18 山东德佑电气有限公司 基于全桥拓扑的有源电力滤波器
US9160173B2 (en) * 2013-07-11 2015-10-13 Renewable Power Conversion, Inc. Photovoltaic inverter with swinging line filter inductors
CN106559004B (zh) * 2015-09-29 2019-04-12 华为技术有限公司 多电平逆变器
US10686376B1 (en) * 2019-05-06 2020-06-16 Hamilton Sunstrand Corporation Method and system for control of tunable passive component based power filters

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007300712A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Sanken Electric Co Ltd 交流電力供給装置
CN102832642A (zh) * 2012-09-12 2012-12-19 湖南大学 一种微源并网电能质量控制系统控制方法
CN103078324A (zh) * 2013-02-06 2013-05-01 河海大学常州校区 基于模糊pi复合控制的有源滤波器电流自适应控制方法
CN206422525U (zh) * 2016-12-22 2017-08-18 哈尔滨理工大学 容错型双降压式有源电力滤波器
CN109861356A (zh) * 2018-05-09 2019-06-07 台达电子工业股份有限公司 冲击电流抑制模块、车载双向充电机及控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Interharmonics Current Mitigation using DC-APF for High Power Extremely Low Frequency Transmission System》;Qing LIU等;《8th Renewable Power Generation Conference (RPG 2019)》;20190825;第1-6页 *
《级联H 桥储能变换器直流纹波电流的无源与有源抑制策略》;丁明等;《电力自动化设备》;20160430(第4期);第19-23页 *

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