一種定時調整有源濾波器直流電壓的節能控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種定時調整有源濾波器直流電壓的節能控制方法，屬于電力系統電 能質量分析與控制領域。
【背景技術】
[0002] 隨著電力電子技術的迅速發展，大量非線性負載如各種晶閘可控整流器、變頻器、 電弧爐等給電力系統帶來了嚴重的諧波污染，有源電力濾波器作為治理諧波最有效的手 段，其研究和應用越來越受關注，然而有源濾波器也存在損耗較高，性價比低等缺陷，而有 源濾波器的成本取決于造價和運行損耗，因此，降低有源濾波器的開關損耗、提高有源濾波 器補償性能是當前的一個熱點問題。
[0003] 有源濾波器的開關損耗與直流側電容電壓、平均電流和開關頻率成正比關系，大 部分有源濾波器控制方法主要通過改進電流控制策略，在保證補償效果的同時盡量降低開 關頻率，從而降低開關損耗達到節能的效果，事實上，有源濾波器的開關損耗和補償性能與 直流側電壓也密切相關，目前，直流側電壓的指令值都是根據經驗公式設計一個固定值，然 而實際運行過程中，負載情況復雜多變，負荷大小也隨著企業實際生產特點而波動，現有的 直流側電容電壓保持固定值的控制方法，在負荷變大時可能會降低補償效果，在負荷比較 小的時候則會造成不必要的損耗浪費。

【發明內容】

[0004] 基于此，本發明提出了一種定時調整有源濾波器直流側電壓的節能控制方法，根 據企業生產特點，設定不同工作時間段，定時調整直流側電容電壓的大小，從而達到補償效 果和開關損耗的綜合最優化。
[0005] 本發明采用的技術方案是： 預先采集企業生產過程中的電網電壓和負載電流數據，并根據負荷情況劃分不同的工 作時間段，通過離線分析各時間段的直流側電壓最優值，作為各工作時間段的直流側電壓 指令值，從而實現直流側電容電壓的動態調整，以適應企業負荷的動態變化。
[0006] 一種定時調整有源濾波器直流電壓的節能控制方法，通過檢測企業生產運行過程 中的電壓和電流數據，并根據負荷特點劃分若干不同的工作時間段；并根據所檢測的數據， 計算各個時間段所對應的綜合最優直流側電容電壓值；再將所劃分的時間段及其對應的 直流側電壓指令值數據表格存儲在有源濾波器控制芯片的可掉電存儲的外部存儲器中，其 中，時間-電壓指令值數據可根據實際運行情況進行調整；最后有源濾波器的控制芯片通 過讀取時鐘芯片的時鐘數據，并與所存儲的時刻表作對比，以選取最優的直流側電壓指令 值。
[0007] 進一步，需預先采集電網電壓和負載電流情況，根據企業生產特點，設定不同工作 時間段，在不同工作時間段設定不同直流側電容電壓。
[0008] 進一步，所述直流側電容電壓指令值，根據所采集的電壓和負載電流數據，在所劃 分的不同工作時間段，離線計算直流側最優工作電壓所得。
[0009] 進一步，所述的不同工作時間段及其最優工作電壓存儲在有源濾波器控制芯片的 可掉電存儲的外部存儲芯片中。
[0010] 進一步，所述的各工作時間段的直流側電壓指令值，可以根據有源濾波器實際運 行情況手動調整。
[0011] 進一步，有源濾波器控制芯片通過讀取時鐘芯片中的時間數據，與所設定并存儲 的時間段相比較，查表選擇預先設定的最優直流側電壓指令值，從而通過電壓閉環控制調 整有源濾波器的直流側電容電壓。
[0012] 進一步，所提的節能控制器在不同時間段給定不同的直流側電壓指令值，與所檢 測的負載電流& 一起運算得到指令電流<，再通過電流跟蹤控制電路和驅動電路產生PWM 驅動信號，控制電壓逆變器開關管狀態，從而由主電路產生與負載回路中諧波含量幅值相 同，方向相反的諧波電流4 ,達到補償諧波電流的作用。
[0013] 進一步，有源濾波器的控制芯片在運行前，首先將外部存儲器中的時間-電壓指 令值數據表格讀入內存，并間隔讀取時鐘芯片數據，判斷是否超過所設定的工作時間段，若 前一段工作時間段結束，則通過查找所設定的指令值表格尋找新的直流側工作電壓。當需 要根據實際運行情況修正所設定指令值時，首先將修正值存入外部存儲器，再重新將修正 后的數據讀入內存。 本發明的有益效果在于：本發明所采用的節能控制方法，計算簡單，能夠自動適應企業 生產特點，動態調整直流側電容電壓：負荷較高時，提高直流側電壓，保證補償效果；負荷 較低時，降低直流側電壓，從而減少有源濾波器損耗，易于實現，能根據企業生產不同時刻 的負載特點自動調整直流側電壓值，從而保證補償精度的同時，降低了有源濾波器的開關 損耗，達到節能環保的效果。
【附圖說明】
[0014] 圖1為有源濾波器的系統結構圖； 圖2為定時調整有源濾波器直流電壓的節能控制器原理框圖； 圖3為定時調整有源濾波器直流電壓的節能控制器的程序框圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作詳細描述。
[0016] 圖1所示為并聯有源濾波器的系統結構示意圖，本發明所提的節能控制器在不同 時間段給定不同的直流側電壓指令值，與所檢測的負載電流& 一起運算得到指令電流#， 再通過電流跟蹤控制電路和驅動電路產生PWM驅動信號，控制電壓逆變器開關管狀態，從 而由主電路產生與負載回路中諧波含量幅值相同，方向相反的諧波電流&，達到補償諧波 電流的作用。
[0017] 圖2所示為定時調整有源濾波器直流側電壓的節能控制器原理框圖，首先，通過 檢測企業生產運行過程中的電壓和電流數據，并根據負荷特點劃分若干不同的工作時間 段；并根據所檢測的數據，計算各個時間段所對應的綜合最優直流側電容電壓值；再將所 劃分的時間段及其對應的直流側電壓指令值數據表格存儲在有源濾波器控制芯片的可掉 電存儲的外部存儲器中，其中，時間-電壓指令值數據可根據實際運行情況進行調整；最后 有源濾波器的控制芯片通過讀取時鐘芯片的時鐘數據，并與所存儲的時刻表作對比，以選 取最優的直流側電壓指令值。
[0018] 圖3為本發明所提的節能控制方法的程序流程圖，有源濾波器的控制芯片在運行 前，首先將外部存儲器中的時間-電壓指令值數據表格讀入內存，并間隔讀取時鐘芯片數 據，判斷是否超過所設定的工作時間段，若前一段工作時間段結束，則通過查找所設定的指 令值表格尋找新的直流側工作電壓。當需要根據實際運行情況修正所設定指令值時，首先 將修正值存入外部存儲器，再重新將修正后的數據讀入內存。
[0019] 以上所述實施例僅表達了本發明的基本原理、主要特征及優點，本行業的技術人 員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明中描述的只是本發明的原 理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進 都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界 定。
【主權項】
1. 一種定時調整有源濾波器直流電壓的節能控制方法，其特征在于：通過檢測企業生 產運行過程中的電壓和電流數據，并根據負荷特點劃分若干不同的工作時間段；并根據所 檢測的數據，計算各個時間段所對應的綜合最優直流側電容電壓值；再將所劃分的時間段 及其對應的直流側電壓指令值數據表格存儲在有源濾波器控制芯片的可掉電存儲的外部 存儲器中，其中，時間-電壓指令值數據可根據實際運行情況進行調整；最后有源濾波器的 控制芯片通過讀取時鐘芯片的時鐘數據，并與所存儲的時刻表作對比，以選取最優的直流 側電壓指令值。2. 根據權利要求1所述的有源濾波器直流電壓的節能控制方法，其特征在于，需預先 采集電網電壓和負載電流情況，根據企業生產特點，設定不同工作時間段，在不同工作時間 段設定不同直流側電容電壓。3. 根據權利要求1所述的有源濾波器直流電壓的節能控制方法，其特征在于，所述直 流側電容電壓指令值，根據所采集的電壓和負載電流數據，在所劃分的不同工作時間段，離 線計算直流側最優工作電壓所得。4. 根據權利要求3所述的有源濾波器直流電壓的節能控制方法，其特征在于，所述的 不同工作時間段及其最優工作電壓存儲在有源濾波器控制芯片的可掉電存儲的外部存儲 芯片中。5. 根據權利要求4所述的有源濾波器直流電壓的節能控制方法，其特征在于，所述的 各工作時間段的直流側電壓指令值，可以根據有源濾波器實際運行情況手動調整。6. 根據權利要求1所述的有源濾波器直流電壓的節能控制方法，其特征在于，有源濾 波器控制芯片通過讀取時鐘芯片中的時間數據，與所設定并存儲的時間段相比較，查表選 擇預先設定的最優直流側電壓指令值，從而通過電壓閉環控制調整有源濾波器的直流側電 容電壓。7. 根據權利要求1或5所述的有源濾波器直流電壓的節能控制方法，其特征在于， 所提的節能控制器在不同時間段給定不同的直流側電壓指令值，與所檢測的負載電流 & 一起運算得到指令電流^，再通過電流跟蹤控制電路和驅動電路產生PWM驅動信號，控 制電壓逆變器開關管狀態，從而由主電路產生與負載回路中諧波含量幅值相同，方向相反 的諧波電流&，達到補償諧波電流的作用。8. 根據權利要求1或4或6所述的有源濾波器直流電壓的節能控制方法，其特征在于， 有源濾波器的控制芯片在運行前，首先將外部存儲器中的時間-電壓指令值數據表格讀入 內存，并間隔讀取時鐘芯片數據，判斷是否超過所設定的工作時間段，若前一段工作時間段 結束，則通過查找所設定的指令值表格尋找新的直流側工作電壓，當需要根據實際運行情 況修正所設定指令值時，首先將修正值存入外部存儲器，再重新將修正后的數據讀入內存。
【專利摘要】本發明公開一種電力有源濾波器直流側電壓的節能控制方法，屬于電力系統電能質量分析與控制領域，通過預先采集電網電壓和負載電流數據，根據負荷特點設定不同工作時間段，定時調整有源濾波器直流側電壓：負荷較高時，提高直流側電壓，保證補償效果；負荷較低時，降低直流側電壓，減少有源濾波器損耗。本發明能夠根據企業生產特點，自適應負載電流的波動，實現有源濾波器功率損耗和補償性能的綜合最優化。
【IPC分類】H02J3/01
【公開號】CN105024380
【申請號】CN201410173360
【發明人】李正佳
【申請人】蘇州華天國科電力科技有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年4月28日