有源滤波器系统多重化并机的集中控制方法及控制系统与流程

[0001]
本发明涉及有源电力滤波器的并机控制技术，具体涉及有源滤波器系统多重化并机的集中控制方法及控制系统。


背景技术：

[0002]
在有源电力滤波器领域中，多机并联使用或者大容量多重化并机时，常用的并机方法有两种：一种是各模块单独工作，即实现电流采样、母线稳压、谐波计算以及电流环路控制等功能。使用其中一个模块作为主机，其它作为从机，各模块平均分配输出电流，以达到大功率有源滤波器的效果。另一种是采用集中控制器，即集中控制器采样负载电流，计算谐波并且将谐波指令分发给各从机，从机各模块完成自身的稳压以及电流控制环路输出，最终达到大功率有源滤波器的效果。这两种多重化有源滤波器的控制方式，均有并机数量不灵活，即并机数量有限制的问题，以及模块间母线电压不均衡，导致输出电流不均衡等问题，而且系统成本较高。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是解决现有有源滤波器并机控制方式存在并机数量有限，因从机模块间母线电压不平衡而导致输出电流不均衡，以及成本较高的技术问题，提出有源滤波器系统多重化并机的集中控制方法及控制系统。
[0004]
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0005]
一种有源滤波器系统多重化并机的集中控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0006]
步骤1、n个从机模块采样各自母线电压，n为大于等于2的整数；
[0007]
步骤2、主控制器对系统的负载电流、输入电压及输出电流进行采样，并读取各从机模块的母线电压，计算母线电压平均值；
[0008]
步骤3、主控制器计算系统的谐波、稳压pid以及输出电流，得到各从机模块相应的谐波补偿、稳压以及电流控制的主控指令；
[0009]
步骤4、主控制器将所述主控指令发送至各从机模块，各从机模块按主控指令控制各自的电流输出。
[0010]
进一步地，步骤4中主控制器与各从机模块采用高速光纤通讯，以保证数据传输的实时性。
[0011]
同时，本发明还提出一种有源滤波器系统多重化并机的集中控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0012]
步骤1、n个从机模块采样各自母线电压，n为大于等于2的整数；
[0013]
步骤2、主控制器对系统的负载电流、输入电压及输出电流进行采样，并读取各从机模块的母线电压，计算母线电压平均值；
[0014]
步骤3、主控制器计算系统的谐波、稳压pid以及输出电流，得到各从机模块相应的
谐波补偿、稳压以及电流控制的主控指令；
[0015]
步骤4、主控制器将所述主控指令以及母线电压平均值发送至各从机模块，各从机模块根据各自的母线电压与主控制器发送的母线电压平均值之间的差异，按照pid控制方式计算出补偿值，并叠加到主控指令上，控制各自的电流输出，并补偿各自的母线电压，直至母线电压稳定在设定值。
[0016]
进一步地，步骤4中主控制器与各从机模块采用高速光纤通讯。
[0017]
为达到上述发明目的，本发明提出一种有源滤波器系统多重化并机的集中控制系统，其特殊之处在于：包括主控制器、数据采样模块以及n个从机模块，n为大于等于2的整数；
[0018]
所述数据采样模块的输出端与主控制器电连接；所述主控制器通过通讯线缆与n个从机模块相连；
[0019]
所述数据采样模块用于采样系统的负载电流、输入电压及输出电流，并将采样数据发送至主控制器；
[0020]
所述主控制器用于接收数据采样模块发送的采样数据，读取n个从机模块的母线电压，计算母线电压平均值，进行母线稳压、谐波补偿及系统电流控制的功能计算，并向n个从机模块发送相应的主控指令；
[0021]
所述从机模块用于采样各自母线电压，接收主控制器发送的主控指令，控制从机模块的电流输出。
[0022]
进一步地，所述通讯线缆采用高速光纤，以保证数据传输的实时性。
[0023]
进一步地，所述n个从机模块均具有自身故障检测及保护功能，提高了系统的安全性和可靠性。
[0024]
同时，本发明还提出一种有源滤波器系统多重化并机的集中控制系统，其特殊之处在于：包括主控制器、数据采样模块以及n个从机模块，n为大于等于2的整数；
[0025]
所述数据采样模块的输出端与主控制器电连接；所述主控制器通过通讯线缆与n个从机模块相连；
[0026]
所述数据采样模块用于采样系统的负载电流、输入电压及输出电流，并将采样数据发送至主控制器；
[0027]
所述主控制器用于接收数据采样模块发送的采样数据，读取n个从机模块的母线电压，计算母线电压平均值，进行母线稳压、谐波补偿及系统电流控制的功能计算，并向n个从机模块发送相应的主控指令和母线电压平均值；
[0028]
所述从机模块用于采集各自的母线电压，接收主控制器发送的主控指令和母线电压平均值，计算母线电压与母线电压平均值的差值，通过pid控制器计算补偿输出值，叠加到主控指令上，控制从机模块的电流输出，且控制从机模块的母线电压补偿。
[0029]
进一步地，所述通讯线缆采用高速光纤。
[0030]
进一步地，所述n个从机模块均具有自身故障检测及保护功能。
[0031]
本发明的有益效果为：
[0032]
1)本发明有源滤波器系统多重化并机的集中控制系统中，各从机模块无需进行稳压和环路控制，大大降低了从机模块的计算需求，从而降低了从机模块的成本。
[0033]
2)本发明有源滤波器系统多重化并机的集中控制方法中，主控制器给从机模块发
送指令的同时，将母线电压平均值也发送给从机模块，从机模块根据自身母线电压与主控器使用的母线电压平均值之间的差异，按照pid控制方式计算出需要补偿的输出值，并且叠加到主控制器传送的主控指令上，即可完成本从机模块对母线电压的补偿，使其与设定值一致，在从机模块母线电压达到一致时，输出电流即可实现平衡，解决了各从机模块母线电压之间不平衡而引起的各从机模块电流不均衡问题。
[0034]
3)本发明控制方法可并机控制多个从机模块，从机模块各自进行母线补偿，母线电压均逐渐趋于设定值，在各从机模块母线电压达到一致时，输出电流即可实现平衡，解决了大功率有源滤波器系统对并机数量限制问题。
[0035]
4)各从机模块与主控制器采用高速光纤通讯，保证数据传输的实时性。
[0036]
5)各从机模块具有自身的故障检测及保护功能，提高了系统的安全性和可靠性。
附图说明
[0037]
图1为本发明有源滤波器系统多重化并机的集中控制系统结构框图；
[0038]
图2为本发明有源滤波器系统多重化并机的集中控制系统中从机模块的内部控制框图。
具体实施方式
[0039]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0040]
本发明提出的有源滤波器系统多重化集中控制系统的结构框图如图1所示，包括主控制器、数据采样模块、高速光纤以及n个从机模块，n为大于等于2的整数。主控制器主要包括控制逻辑、母线稳压、谐波计算及电流控制功能。本发明控制方案中，由主控制器集中控制n个从机模块工作。n个从机模块采集各自母线电压提供给主控制器进行环路控制计算，同时采集各自的电流输出，用于各从机模块的故障检测及保护功能。
[0041]
主控制器采样电网的负载电流以及系统总的输入电压和输出电流，并且读取各从机模块的母线电压，经过谐波计算，稳压pid计算，输出电流的环路控制等等一系列功能计算，最终计算出相应从机模块的主控指令。该主控指令已包含了使从机模块实现稳压、谐波指令以及电流控制等功能。所以从机模块无需再做稳压以及电流环路控制等计算，可以将主控制器的主控指令直接加入到从机模块的控制电路中，以完成从机模块的大功率有源滤波器功能。
[0042]
主控制器完成系统功能的所有采集、计算以及最终的环路控制等功能。而各从机模块执行错相输出，并且完成自身的故障检测及保护功能。各从机模块与主控制器采用高速光纤通讯，保证数据传输的实时性。
[0043]
本系统的特点在于主控控制器完成系统采集，数据计算，系统控制等功能，而各从机模块只需要根据主控制器的主控指令，执行spwm移相产生与驱动功能，最终输出电流。从机模块无需进行单独的稳压和环路控制，这样大大降低了从机模块的计算需求，从而降低了从机模块的成本。
[0044]
由于各从机模块之间的硬件器件差异，会使各从机模块母线电压有一定的差异，本发明的控制系统在实际使用过程中，主控制器在母线稳压部分的母线电压反馈值使用的
是各从机模块母线电压的平均值，并将此平均值与设定值进行pid控制调节，计算出主控指令发送至各从机模块，而该主控指令采用的母线电压平均值与各从机模块当前的母线电压之间有一定差异，导致各从机模块输出电流出现不平衡性。
[0045]
本发明给出一种解决各从机模块输出电流出现不平衡问题的方法，在上述控制系统中，主控制器实际使用的母线电压反馈值是所有从机模块传送的各自母线电压的平均值，即采样的母线电压是由各从机模块采集，并且传送给主控制器的。为了解决母线电压之间差异的问题，在各从机模块增加母线补偿算法，如图2所示，主控制器在给从机模块发送主控指令的同时，将母线电压平均值也发送给各从机模块，从机模块根据自身母线电压与主控制器发送的母线电压平均值之间的差异，按照pid控制方式计算出需要补偿的输出电压值，并且叠加到主控制器传送的主控指令上，即可完成本从机模块对母线电压的补偿，使其与母线设定值一致。例如从机模块的母线采样电压高于母线平均电压时，差值电压经过pid控制调节后，叠加到主控指令上，使该从机模块的母线电压降低，直到趋于母线电压的设定值。
[0046]
上述控制方式可同时并机控制多个从机模块，并且使各从机模块的母线电压均逐渐趋于设定值，在各从机模块母线电压达到一致时，输出电流即可实现平衡，解决了现有技术对并机数量限制的问题。
[0047]
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并非对本发明技术方案的限制，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。