一種有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置及控制方法與流程
1.本發(fā)明屬于石油電力系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置及控制方法。
背景技術：
2.隨著石油鉆井行業(yè)中電力電子化和智能化程度不斷提高，電力電子設備具有典型的非線性與強耦合特性，使得電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題日益凸顯。鉆井現(xiàn)場用電設備電能質(zhì)量基本沒有采取相關有效治理措施，諧波污染和電壓波動問題較為嚴重，長期影響井隊用電設備的正常使用、降低設備容量和使用壽命，產(chǎn)生額外損耗。
3.現(xiàn)有技術中一般會使用有源電力濾波器（apf）來進行諧波抑制和無功補償，有源電力濾波器（apf）是一種有效的諧波抑制和無功補償設備，是解決電網(wǎng)電壓出現(xiàn)三相不平衡、閃變及諧波等問題的首選裝置。
4.如現(xiàn)有技術中公開號為cn102916428a，公開時間為2013年2月6日，名稱為“一種有源濾波和無功補償裝置的直接功率控制方法”的中國發(fā)明專利文獻，公開了一種有源濾波和無功補償裝置的直接功率控制方法，該方法在含有信號采樣處理電路、基波功率檢測電路、直接功率控制器、主電路的控制電路中，控制步驟為：采集網(wǎng)側(cè)電壓、電流輸送到fpga；fpga根據(jù)下式計算實際有功功率和無功功率；將基波有功功率作為參考有功功率，并設定參考無功功率為零；分別求得參考有功功率、參考無功功率與實際有功功率、實際無功功率的差值；將其送入作為直接功率控制器的主控cpu，用以控制所述主電路使其輸出的實際功率實時跟蹤參考有功和無功功率，實現(xiàn)有源濾波和無功補償。
5.再如，公開號為cn103490417a，公開時間為2014年1月1日，名稱為“基于小波和fft的shapf諧波檢測與控制系統(tǒng)及方法”的中國發(fā)明專利文獻，其技術方案包括帶非線性負載的交流電網(wǎng)，包括控制模塊和檢測模塊；其中，所述檢測模塊包括指令電流檢測運算單元；所述控制模塊包括主電路單元、pwm驅(qū)動單元和電流跟蹤控制單元；所述指令電流檢測運算單元的輸入端檢測電網(wǎng)中負載端的電流信號，其輸出端與電流跟蹤控制單元的輸入端連接；所述pwm驅(qū)動單元的輸入端連接電流跟蹤控制單元的輸出端，其輸出端連接主電路單元的輸入端；所述主電路單元的輸出端輸出補償電流信號反饋給電網(wǎng)。
6.但是，這些現(xiàn)有的有源電力濾波器控制方式可以保證常規(guī)工況下電能質(zhì)量的治理，但是無法確保復雜工況下的濾波等性能。
7.而其他傳統(tǒng)的方案也無法同時解決低電壓、電壓閃變及波動、電壓諧波等問題，因此需要一套全新的、綜合的解決方案，為鉆井現(xiàn)場用電質(zhì)量提供有力的保障，在實現(xiàn)電壓質(zhì)量的凈化，同時解決低電壓、電壓閃變及波動、電壓諧波等問題的同時，延長設備的使用壽命，提高電能利用率，達到節(jié)能和保護設備的目的。
8.由于負載和分布式電源的隨機和不確定性，有源電力濾波器的工況也將愈加復雜，針對復雜工況所引發(fā)的電能質(zhì)量問題，傳統(tǒng)的apf控制器需要尋新的思路進行解決。
技術實現(xiàn)要素：
9.為了克服上述現(xiàn)有技術中存在的問題和不足，本發(fā)明旨在于提出一種考慮暫態(tài)調(diào)節(jié)的響應速度、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)精度以及穩(wěn)態(tài)開關損耗，通過觸發(fā)不同復雜工況下的應對措施，縮短控制系統(tǒng)的時間，提高系統(tǒng)的補償精度的有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置及控制方法。
10.本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置，包括apf源濾波主電路，以及設置有檢測模塊、ad采樣單元、et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置的apf控制系統(tǒng)；所述檢測模塊的輸入端連接在非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)上、輸出端連接至所述ad采樣單元的輸入端；所述ad采樣單元的輸出端分別與所述et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置的輸入端相連；et事件觸發(fā)裝置的輸出端與dsp控制器的輸入端相連，同時將采樣控制信號輸出反饋至所述ad采樣單元；dsp控制器的驅(qū)動信號輸出端連接至所述apf源濾波主電路，apf源濾波主電路的輸出端連接回所述非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中，該有源電力濾波器事件觸發(fā)裝置通過分析不同控制方法在性能上的特點，與復雜工況下的具體需求相結合，合理的分配控制策略，使得apf系統(tǒng)能夠快速跟蹤目標電流，提高系統(tǒng)暫態(tài)調(diào)節(jié)的響應速度和穩(wěn)態(tài)補償精度，減少穩(wěn)態(tài)開關損耗，提升有源電力濾波器的治理效果。
11.優(yōu)選地，所述ad采樣單元為ads7809高精度ad采集芯片。
12.優(yōu)選地，所述dsp控制器為型號tms320f28335的ti高性能32位浮點dsp處理器。
13.更為優(yōu)選地，所述ad采樣單元與所述et事件觸發(fā)裝置和dsp控制器之間通過數(shù)據(jù)總線控制相連。
14.進一步的，所述et事件觸發(fā)裝置為cpld復雜可編程邏輯器件，優(yōu)選地，如型號epm7128stc100的cpld通用芯片，et事件觸發(fā)裝置中包括坐標變換模塊、偏差計算模塊和邏輯判斷模塊，ad采樣單元的信號輸入所述et事件觸發(fā)裝置后，通過坐標變換模塊對信號進行坐標變換處理、然后傳輸至偏差計算模塊中進行偏差計算、接著傳輸至邏輯判斷模塊中進行邏輯判斷后向dsp控制器輸出判斷結果作為指令信號、以及向ad采樣單元反饋采樣控制信號。
15.對應上述控制裝置，本發(fā)明還提供了一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置的控制方法，包括以下步驟：步驟1，將事件觸發(fā)控制裝置接入非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中，三相電源電網(wǎng)供電方向上，電源信號自事件觸發(fā)控制裝置的檢測模塊的輸入端連入、自事件觸發(fā)控制裝置的apf源濾波主電路的輸出端回到三相電源電網(wǎng)中；步驟2，事件觸發(fā)控制裝置的檢測模塊通過霍爾電壓/電流傳感器采集非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中實際電流的模擬信號，并輸送至事件觸發(fā)控制裝置的ad采樣單元中，ad采樣單元對模擬信號進行采樣調(diào)理后轉(zhuǎn)化為采樣數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)總線同時送入事件觸發(fā)控制裝置的et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置中；步驟3，所述et事件觸發(fā)裝置根據(jù)預設的不同情況下的調(diào)節(jié)需求定義事件觸發(fā)條件對所述采樣數(shù)據(jù)進行處理，經(jīng)過坐標變換電路以后計算其與參考值的偏差，然后送入邏輯判斷電路計算輸出的指令信號，并輸出控制指令給所述dsp控制裝置中；所述步驟3，具體的，所述采樣數(shù)據(jù)為三相源側(cè)模擬電流(ia，ib，ic），所述et事件觸
發(fā)裝置收到三相源側(cè)模擬電流(ia，ib，ic）后：首先，經(jīng)過坐標變換模塊對信號進行坐標變換處理，得到三相電源側(cè)電流的旋轉(zhuǎn)直流分量id、iq值，坐標變換方法中park變換在電力系統(tǒng)諧波檢測中的應用，可以采用現(xiàn)有成熟技術，比如文獻（s.a.soliman，park’s transformation applicationfor power system harmonics identificationand measurements，electric power componentsand systems，2003，31(8)：777-789）中park變換在電力系統(tǒng)諧波檢測中的應用方法。
16.然后，將所述直流分量id、iq值與參考電流值i
d_ref
、i
q_ref
求差，得到差值ζd、ζq值，即ζd=id?id_ref
，ζq=iq?iq_ref
，不同的ζd、ζq值對應不同的調(diào)節(jié)需求，取δ1%=λ1k、δ2%=2λ1k作為邏輯判斷依據(jù)，其中，k的值取決于電網(wǎng)所允許的電流最大總諧波畸變率（thd），λ1《0.5，λ1可采用工程經(jīng)驗閾值，比如取0.1、0.2、0.3、0.4等，λ1越小，穩(wěn)態(tài)控制精度越高，開關頻率也越高，因此可根據(jù)開關頻率閾值取λ1下限值。
17.為了得到單位功率因數(shù)，提升供電質(zhì)量，所述i
q_ref
=0，i
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的值根據(jù)與非線性負載側(cè)的先驗閾值關系設定。
18.即，給定參考電流值i
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、i
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取決于實際應用工況和背景，并且引入總諧波失真（thd）量δ1%、δ2%作為邏輯判斷依據(jù)，其中δ1《δ2；最后將ζd、ζq送入邏輯判斷模塊判斷觸發(fā)的不同事件，輸出對應的指令。
19.進一步的，所述步驟3中，邏輯判斷電路計算輸出的指令信號，具體的：若ζd《δ1%且ζq《δ1%，則輸出穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)指令s1；若δ1%《ζd《δ2%或δ1%《ζq《δ2%，則輸出過渡調(diào)節(jié)指令，包括：當δ1%《ζd《δ2%、ζq《δ1%，則過渡調(diào)節(jié)指令以調(diào)有功功率為主，輸出調(diào)節(jié)有功功率的過渡調(diào)節(jié)指令s2；當ζd《δ1%、δ1%《ζq《δ2%，則過渡調(diào)節(jié)指令以調(diào)節(jié)無功功率為主，輸出調(diào)節(jié)無功功率的過渡調(diào)節(jié)指令s3；當δ1%《ζd《δ2%、且δ1%《ζq《δ2%，則過渡調(diào)節(jié)指令兼顧無功功率和有功功率，輸出調(diào)節(jié)有功功率和無功功率的過渡調(diào)節(jié)指令s4；若ζd》δ2%或ζq》δ2%，則輸出暫態(tài)調(diào)節(jié)指令，包括：當ζd》δ2%、ζq《δ2%，則暫態(tài)調(diào)節(jié)指令以調(diào)節(jié)有功功率為主，輸出調(diào)節(jié)有功功率的暫態(tài)調(diào)節(jié)指令s5；當ζd《δ2%、ζd》δ2%，則暫態(tài)調(diào)節(jié)指令以調(diào)無功功率為主，輸出調(diào)節(jié)無功功率輸出的暫態(tài)調(diào)節(jié)指令s6。
20.步驟4，所述dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號后，采用預設的、對應控制指令信號的控制方法對接收到的三相電流和負載側(cè)電流數(shù)據(jù)進行處理，得到對應的、用于驅(qū)動所述apf源濾波主電路中開關器件工作的開關觸發(fā)信號；更為優(yōu)選地，所述步驟4，采用預設的、對應控制指令信號的控制方法對接收到的三相電流和負載側(cè)電流數(shù)據(jù)進行處理，具體的：若dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號為穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)指令s1，則所述dsp控制裝置輸出對apf源濾波主電路中開關器件開關頻率的約束控制指令，以提高控制器控制精度為目標；若dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號為過渡調(diào)節(jié)指令s2、s3或s4，則所述dsp控制裝置輸出用于加快apf源濾波主電路中開關器件開關誤差衰減速度、以及開關精度的約束控制指令，即以加快誤差衰減速度為目標；若dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號為暫態(tài)調(diào)節(jié)指令s5或s6，則所述dsp控制裝置輸出用于提高apf源濾波主電路中開關器件的調(diào)節(jié)速度、以及開關
穩(wěn)定性的約束控制指令，即以提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度為目標。
21.步驟5，apf源濾波主電路接收到dsp控制裝置傳來的開關觸發(fā)信號后，按照開關觸發(fā)信號相應的開關觸發(fā)方式對apf源濾波主電路的所有開關管進行開通和關斷，使其產(chǎn)生一個用于諧波的動態(tài)跟蹤補償、與負載諧波電流反方向的補償電流注入電網(wǎng)；經(jīng)過濾波后，負載側(cè)得到實時精準的電能，能夠安全、穩(wěn)定的工作。
22.有益效果：與現(xiàn)有技術方案相比，本發(fā)明所提供的這種技術方案的有益效果如下：本發(fā)明提供的這種技術方案，通過ad采樣單元獲取采樣數(shù)據(jù)，et事件觸發(fā)裝置根據(jù)獲得的采樣數(shù)據(jù)進行分析，判斷系統(tǒng)具體的運行工況，觸發(fā)控制裝置的對應控制方式，從而產(chǎn)生相應的開關驅(qū)動信號，控制apf源濾波主電路中的開關器件產(chǎn)生精確的補償電流。所述檢測模塊可以實現(xiàn)對負載側(cè)電流信息的采集和保護，ad采樣單元可將模擬信號轉(zhuǎn)換為采樣數(shù)據(jù)，et事件觸發(fā)裝置可以實現(xiàn)坐標變換、邏輯判斷、控制指令輸出等功能，提高系統(tǒng)的效率，控制器在不同狀態(tài)指令下控制apf源濾波主電路完成et事件觸發(fā)裝置傳輸?shù)臓顟B(tài)指令，具備電壓電流環(huán)的控制、pwm信號的輸出等功能。
23.進一步的，本發(fā)明的這種技術方案，還通過事件觸發(fā)裝置將工況進行了非常細致的劃分，且各種工況下對應控制策略是結合實際工程經(jīng)驗來具體構建，因此確保了本發(fā)明能夠快速適應工況的變化，并進行相應的控制調(diào)整，確保apf工作的可靠性。
24.本方案在控制器設計過程中考慮了響應速度、開關損耗等因素，確保在事件觸發(fā)裝置中邏輯判斷模塊確定工況后，能夠?qū)崿F(xiàn)更為合理有效的控制調(diào)節(jié)，提高apf對電能質(zhì)量的調(diào)節(jié)速度和控制精度。
附圖說明
25.本發(fā)明的前述和下文具體描述在結合以下附圖閱讀時變得更清楚，附圖中：圖1為本發(fā)明這種事件觸發(fā)控制裝置的結構示意圖。
具體實施方式
26.下面通過幾個具體的實施例來進一步說明實現(xiàn)本發(fā)明目的技術方案，需要說明的是，本發(fā)明要求保護的技術方案包括但不限于以下實施例。
27.實施例1作為本發(fā)明事件觸發(fā)控制裝置的一種具體的實施方案，本實施例提供的這種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置，如圖1，包括apf源濾波主電路，以及設置有檢測模塊、ad采樣單元、et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置的apf控制系統(tǒng),。
28.具體的，所述檢測模塊的輸入端連接在非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)上、輸出端連接至所述ad采樣單元的輸入端；所述ad采樣單元的輸出端分別與所述et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置的輸入端相連；et事件觸發(fā)裝置的輸出端與dsp控制器的輸入端相連，同時將采樣控制信號輸出反饋至所述ad采樣單元；dsp控制器的驅(qū)動信號輸出端連接至所述apf源濾波主電路，apf源濾波主電路的輸出端連接回所述非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中，該有源電力濾波器事件觸發(fā)裝置通過分析不同控制方法在性能上的特點，與復雜工況下的具體需求相結合，合理的分配控制策略，使得apf系統(tǒng)能夠快速跟蹤目標電流，提高系統(tǒng)暫態(tài)調(diào)
節(jié)的響應速度和穩(wěn)態(tài)補償精度，減少穩(wěn)態(tài)開關損耗，提升有源電力濾波器的治理效果。
29.優(yōu)選地，所述ad采樣單元為ads7809高精度ad采集芯片，檢測模塊采用霍爾電壓/電流傳感器將檢測到的電源側(cè)實際電流送入ads7809高精度ad采集芯片，ad采集芯片對負載側(cè)電流的模擬信號進行采樣調(diào)理后轉(zhuǎn)化為采樣數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)總線同時送入事et事件觸發(fā)裝置和控制器中，并且進一步的，所述et事件觸發(fā)裝置為cpld復雜可編程邏輯器件，et事件觸發(fā)裝置可以選用epm7128stc100的cpld芯片；而所述dsp控制器則可以選用型號tms320f28335的ti高性能32位浮點dsp處理器，對應的，基于上述選擇，所述ad采樣單元與所述et事件觸發(fā)裝置和dsp控制器之間通過數(shù)據(jù)總線控制相連。
30.通過ad采樣單元獲取采樣數(shù)據(jù)，et事件觸發(fā)裝置根據(jù)獲得的采樣數(shù)據(jù)進行分析，判斷系統(tǒng)具體的運行工況，觸發(fā)控制裝置的對應控制方式，從而產(chǎn)生相應的開關驅(qū)動信號，控制apf源濾波主電路中的開關器件產(chǎn)生精確的補償電流。所述檢測模塊可以實現(xiàn)對負載側(cè)電流信息的采集和保護，ad采樣單元可將模擬信號轉(zhuǎn)換為采樣數(shù)據(jù)，et事件觸發(fā)裝置可以實現(xiàn)坐標變換、邏輯判斷、控制指令輸出等功能，提高系統(tǒng)的效率，控制器在不同狀態(tài)指令下控制apf源濾波主電路完成et事件觸發(fā)裝置傳輸?shù)臓顟B(tài)指令，具備電壓電流環(huán)的控制、pwm信號的輸出等功能。
31.基于上述方案，更為具體的，所述et事件觸發(fā)裝置中包括坐標變換模塊、偏差計算模塊和邏輯判斷模塊，ad采樣單元的信號輸入所述et事件觸發(fā)裝置后，通過坐標變換模塊對信號進行坐標變換處理、然后傳輸至偏差計算模塊中進行偏差計算、接著傳輸至邏輯判斷模塊中進行邏輯判斷后向dsp控制器輸出判斷結果作為指令信號、以及向ad采樣單元反饋采樣控制信號。
32.實施例2作為本發(fā)明事件觸發(fā)控制裝置控制方法的一種具體的實施方案，對應上述實施例1的技術方案，這種控制方法包括以下步驟：步驟1，如圖1，將事件觸發(fā)控制裝置接入非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中，三相電源電網(wǎng)供電方向上，電源信號自事件觸發(fā)控制裝置的檢測模塊的輸入端連入、自事件觸發(fā)控制裝置的apf源濾波主電路的輸出端回到三相電源電網(wǎng)中。
33.步驟2，事件觸發(fā)控制裝置的檢測模塊通過霍爾電壓/電流傳感器采集非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中實際電流的模擬信號，并輸送至事件觸發(fā)控制裝置的ad采樣單元中，ad采樣單元對模擬信號進行采樣調(diào)理后轉(zhuǎn)化為采樣數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)總線同時送入事件觸發(fā)控制裝置的et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置中。
34.步驟3，所述et事件觸發(fā)裝置根據(jù)預設的不同情況下的調(diào)節(jié)需求定義事件觸發(fā)條件對所述采樣數(shù)據(jù)進行處理，經(jīng)過坐標變換電路以后計算其與參考值的偏差，然后送入邏輯判斷電路計算輸出的指令信號，并輸出控制指令給所述dsp控制裝置中。
35.步驟4，所述dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號后，采用預設的、對應控制指令信號的控制方法對接收到的三相電流和負載側(cè)電流數(shù)據(jù)進行處理，得到對應的、用于驅(qū)動所述apf源濾波主電路中開關器件工作的開關觸發(fā)信號。
36.步驟5，apf源濾波主電路接收到dsp控制裝置傳來的開關觸發(fā)信號后，按照開關觸發(fā)信號相應的開關觸發(fā)方式對apf源濾波主電路的所有開關管進行開通和關斷，使其產(chǎn)生一個用于諧波的動態(tài)跟蹤補償、與負載諧波電流反方向的補償電流注入電網(wǎng)；經(jīng)過濾波后，
負載側(cè)得到實時精準的電能，能夠安全、穩(wěn)定的工作。
37.即，ad采樣單元獲取負載側(cè)電源供電的采樣數(shù)據(jù)，et事件觸發(fā)裝置根據(jù)獲得的采樣數(shù)據(jù)進行分析并判斷系統(tǒng)具體的運行工況、觸發(fā)控制裝置的對應控制方式，從而產(chǎn)生相應的開關驅(qū)動信號，控制apf源濾波主電路中的開關器件產(chǎn)生精確的補償電流，能夠快速適應工況的變化，并進行相應的控制調(diào)整，確保apf工作的可靠性；并且考慮了響應速度、開關損耗等因素開展控制器設計，可提高apf對電能質(zhì)量的調(diào)節(jié)速度和控制精度。
38.實施例3作為本發(fā)明事件觸發(fā)控制裝置控制方法的一種更為具體的實施方案，對應上述實施例1的技術方案，這種控制方法包括以下步驟：步驟1，如圖1，將事件觸發(fā)控制裝置接入非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中，三相電源電網(wǎng)供電方向上，電源信號自事件觸發(fā)控制裝置的檢測模塊的輸入端連入、自事件觸發(fā)控制裝置的apf源濾波主電路的輸出端回到三相電源電網(wǎng)中。
39.步驟2，事件觸發(fā)控制裝置的檢測模塊通過霍爾電壓/電流傳感器采集非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中實際電流的模擬信號，并輸送至事件觸發(fā)控制裝置的ad采樣單元中，ad采樣單元對模擬信號進行采樣調(diào)理后轉(zhuǎn)化為采樣數(shù)據(jù)，具體的，所述采樣數(shù)據(jù)為三相源側(cè)模擬電流(ia，ib，ic），通過數(shù)據(jù)總線同時送入事件觸發(fā)控制裝置的et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置中。
40.步驟3，所述et事件觸發(fā)裝置根據(jù)預設的不同情況下的調(diào)節(jié)需求定義事件觸發(fā)條件對所述采樣數(shù)據(jù)進行處理，經(jīng)過坐標變換電路以后計算其與參考值的偏差，然后送入邏輯判斷電路計算輸出的指令信號，并輸出控制指令給所述dsp控制裝置中。
41.并且，所述et事件觸發(fā)裝置收到三相源側(cè)模擬電流(ia，ib，ic）后：首先，經(jīng)過坐標變換模塊對信號進行坐標變換處理，得到三相電源側(cè)電流的旋轉(zhuǎn)直流分量id、iq值，坐標變換方法中park變換在電力系統(tǒng)諧波檢測中的應用，可以采用現(xiàn)有成熟技術，比如文獻（s.a.soliman，park’s transformation applicationfor power system harmonics identificationand measurements，electric power componentsand systems，2003，31(8)：777-789）中park變換在電力系統(tǒng)諧波檢測中的應用方法。
42.然后，將所述直流分量id、iq值與參考電流值i
d_ref
、i
q_ref
求差，得到差值ζd、ζq值，即ζd=id?id_ref
，ζq=iq?iq_ref
，不同的ζd、ζq值對應不同的調(diào)節(jié)需求，取δ1%=λ1k、δ2%=2λ1k作為邏輯判斷依據(jù)，其中，k的值取決于電網(wǎng)所允許的電流最大總諧波畸變率（thd），λ1《0.5，λ1可采用工程經(jīng)驗閾值，比如取0.1、0.2、0.3、0.4等，λ1越小，穩(wěn)態(tài)控制精度越高，開關頻率也越高，因此可根據(jù)開關頻率閾值取λ1下限值。
43.并且，為了得到單位功率因數(shù)，提升供電質(zhì)量，所述i
q_ref
=0，i
d_ref
的值根據(jù)與非線性負載側(cè)的先驗閾值關系設定。
44.即，給定參考電流值i
d_ref
、i
q_ref
取決于實際應用工況和背景，并且引入總諧波失真（thd）量δ1%、δ2%作為邏輯判斷依據(jù)，其中δ1《δ2；最后將ζd、ζq送入邏輯判斷模塊判斷觸發(fā)的不同事件，輸出對應的指令。
45.更為具體的，所述邏輯判斷電路計算輸出的指令信號，具體的：若ζd《δ1%且ζq《δ1%，則輸出穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)指令s1；若δ1%《ζd《δ2%或δ1%《ζq《δ2%，則輸出過渡調(diào)節(jié)指令，包括：當δ1%《ζd《δ2%、ζq《
δ1%，則過渡調(diào)節(jié)指令以調(diào)有功功率為主，輸出調(diào)節(jié)有功功率的過渡調(diào)節(jié)指令s2；當ζd《δ1%、δ1%《ζq《δ2%，則過渡調(diào)節(jié)指令以調(diào)節(jié)無功功率為主，輸出調(diào)節(jié)無功功率的過渡調(diào)節(jié)指令s3；當δ1%《ζd《δ2%、且δ1%《ζq《δ2%，則過渡調(diào)節(jié)指令兼顧無功功率和有功功率，輸出調(diào)節(jié)有功功率和無功功率的過渡調(diào)節(jié)指令s4；若ζd》δ2%或ζq》δ2%，則輸出暫態(tài)調(diào)節(jié)指令，包括：當ζd》δ2%、ζq《δ2%，則暫態(tài)調(diào)節(jié)指令以調(diào)節(jié)有功功率為主，輸出調(diào)節(jié)有功功率的暫態(tài)調(diào)節(jié)指令s5；當ζd《δ2%、ζd》δ2%，則暫態(tài)調(diào)節(jié)指令以調(diào)無功功率為主，輸出調(diào)節(jié)無功功率輸出的暫態(tài)調(diào)節(jié)指令s6。
46.步驟4，所述dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號后，采用預設的、對應控制指令信號的控制方法對接收到的三相電流和負載側(cè)電流數(shù)據(jù)進行處理，得到對應的、用于驅(qū)動所述apf源濾波主電路中開關器件工作的開關觸發(fā)信號具體的：若dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號為穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)指令s1，則所述dsp控制裝置輸出對apf源濾波主電路中開關器件開關頻率的約束控制指令，以提高控制器控制精度為目標。
47.若dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號為過渡調(diào)節(jié)指令s2、s3或s4，則所述dsp控制裝置輸出用于加快apf源濾波主電路中開關器件開關誤差衰減速度、以及開關精度的約束控制指令，即以加快誤差衰減速度為目標。
48.若dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號為暫態(tài)調(diào)節(jié)指令s5或s6，則所述dsp控制裝置輸出用于提高apf源濾波主電路中開關器件的調(diào)節(jié)速度、以及開關穩(wěn)定性的約束控制指令，即以提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度為目標。
49.步驟5，apf源濾波主電路接收到dsp控制裝置傳來的開關觸發(fā)信號后，按照開關觸發(fā)信號相應的開關觸發(fā)方式對apf源濾波主電路的所有開關管進行開通和關斷，使其產(chǎn)生一個用于諧波的動態(tài)跟蹤補償、與負載諧波電流反方向的補償電流注入電網(wǎng)；經(jīng)過濾波后，負載側(cè)得到實時精準的電能，能夠安全、穩(wěn)定的工作。
技術特征：
1.一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置，其特征在于：包括apf源濾波主電路，以及設置有檢測模塊、ad采樣單元、et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置的apf控制系統(tǒng)；所述檢測模塊的輸入端連接在非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)上、輸出端連接至所述ad采樣單元的輸入端；所述ad采樣單元的輸出端分別與所述et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置的輸入端相連；et事件觸發(fā)裝置的輸出端與dsp控制器的輸入端相連，同時將采樣控制信號輸出反饋至所述ad采樣單元；dsp控制器的驅(qū)動信號輸出端連接至所述apf源濾波主電路，apf源濾波主電路的輸出端連接回所述非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中。2.如權利要求1所述的一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置，其特征在于：所述ad采樣單元為ads7809高精度ad采集芯片。3.如權利要求1所述的一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置，其特征在于：所述dsp控制器為型號tms320f28335的ti高性能32位浮點dsp處理器。4.如權利要求1、2或3所述的一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置，其特征在于：所述ad采樣單元與所述et事件觸發(fā)裝置和dsp控制器之間通過數(shù)據(jù)總線控制相連。5.如權利要求1、2或3所述的一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置，其特征在于：所述et事件觸發(fā)裝置為cpld復雜可編程邏輯器件，優(yōu)選地，如型號epm7128stc100的cpld通用芯片，et事件觸發(fā)裝置中包括坐標變換模塊、偏差計算模塊和邏輯判斷模塊，ad采樣單元的信號輸入所述et事件觸發(fā)裝置后，通過坐標變換模塊對信號進行坐標變換處理、然后傳輸至偏差計算模塊中進行偏差計算、接著傳輸至邏輯判斷模塊中進行邏輯判斷后向dsp控制器輸出判斷結果作為指令信號、以及向ad采樣單元反饋采樣控制信號。6.一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，將事件觸發(fā)控制裝置接入非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中，三相電源電網(wǎng)供電方向上，電源信號自事件觸發(fā)控制裝置的檢測模塊的輸入端連入、自事件觸發(fā)控制裝置的apf源濾波主電路的輸出端回到三相電源電網(wǎng)中；步驟2，事件觸發(fā)控制裝置的檢測模塊通過霍爾電壓/電流傳感器采集非線性負載側(cè)的三相電源電網(wǎng)中實際電流的模擬信號，并輸送至事件觸發(fā)控制裝置的ad采樣單元中，ad采樣單元對模擬信號進行采樣調(diào)理后轉(zhuǎn)化為采樣數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)總線同時送入事件觸發(fā)控制裝置的et事件觸發(fā)裝置和dsp控制裝置中；步驟3，所述et事件觸發(fā)裝置根據(jù)預設的不同情況下的調(diào)節(jié)需求定義事件觸發(fā)條件對所述采樣數(shù)據(jù)進行處理，經(jīng)過坐標變換電路以后計算其與參考值的偏差，然后送入邏輯判斷電路計算輸出的指令信號，并輸出控制指令給所述dsp控制裝置中；步驟4，所述dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號后，采用預設的、對應控制指令信號的控制方法對接收到的三相電流和負載側(cè)電流數(shù)據(jù)進行處理，得到對應的、用于驅(qū)動所述apf源濾波主電路中開關器件工作的開關觸發(fā)信號；步驟5，apf源濾波主電路接收到dsp控制裝置傳來的開關觸發(fā)信號后，按照開關觸發(fā)信號相應的開關觸發(fā)方式對apf源濾波主電路的所有開關管進行開通和關斷，使其產(chǎn)生一個用于諧波的動態(tài)跟蹤補償、與負載諧波電流反方向的補償電流注入電網(wǎng)。7.如權利要求6所述的一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟3，具體的，所述采樣數(shù)據(jù)為三相源側(cè)模擬電流(i
a
，i
b
，i
c
），所述et事件
觸發(fā)裝置收到三相源側(cè)模擬電流(i
a
，i
b
，i
c
）后：首先，經(jīng)過坐標變換模塊對信號進行坐標變換處理，得到三相電源側(cè)電流的旋轉(zhuǎn)直流分量i
d
、i
q
值。然后，將所述直流分量i
d
、i
q
值與參考電流值i
d_ref
、i
q_ref
求差，得到差值ζ
d
、ζ
q
值，即ζ
d
=i
d
?
i
d_ref
，ζ
q
=i
q
?
i
q_ref
，取δ1%=λ1k、δ2%=2λ1k作為邏輯判斷依據(jù)，其中，k的值取決于電網(wǎng)所允許的電流最大總諧波畸變率（thd），λ1<0.5，λ1采用工程經(jīng)驗閾值。8.如權利要求7所述的一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置的控制方法，其特征在于，所述i
q_ref
=0，i
d_ref
的值根據(jù)與非線性負載側(cè)的先驗閾值關系設定。9.如權利要求6所述的一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟3中，邏輯判斷電路計算輸出的指令信號，具體的：若ζ
d
<δ1%且ζ
q
<δ1%，則輸出穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)指令s1；若δ1%<ζ
d
<δ2%或δ1%<ζ
q
<δ2%，則輸出過渡調(diào)節(jié)指令，包括：當δ1%<ζ
d
<δ2%、ζ
q
<δ1%，則過渡調(diào)節(jié)指令以調(diào)有功功率為主，輸出調(diào)節(jié)有功功率的過渡調(diào)節(jié)指令s2；當ζ
d
<δ1%、δ1%<ζ
q
<δ2%，則過渡調(diào)節(jié)指令以調(diào)節(jié)無功功率為主，輸出調(diào)節(jié)無功功率的過渡調(diào)節(jié)指令s3；當δ1%<ζ
d
<δ2%、且δ1%<ζ
q
<δ2%，則過渡調(diào)節(jié)指令兼顧無功功率和有功功率，輸出調(diào)節(jié)有功功率和無功功率的過渡調(diào)節(jié)指令s4；若ζ
d
>δ2%或ζ
q
>δ2%，則輸出暫態(tài)調(diào)節(jié)指令，包括：當ζ
d
>δ2%、ζ
q
<δ2%，則暫態(tài)調(diào)節(jié)指令以調(diào)節(jié)有功功率為主，輸出調(diào)節(jié)有功功率的暫態(tài)調(diào)節(jié)指令s5；當ζ
d
<δ2%、ζ
d
>δ2%，則暫態(tài)調(diào)節(jié)指令以調(diào)無功功率為主，輸出調(diào)節(jié)無功功率輸出的暫態(tài)調(diào)節(jié)指令s6。10.如權利要求6所述的一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置的控制方法，其特征在于，所述步驟4，采用預設的、對應控制指令信號的控制方法對接收到的三相電流和負載側(cè)電流數(shù)據(jù)進行處理，具體的：若dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號為穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)指令s1，則所述dsp控制裝置輸出對apf源濾波主電路中開關器件開關頻率的約束控制指令；若dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號為過渡調(diào)節(jié)指令s2、s3或s4，則所述dsp控制裝置輸出用于加快apf源濾波主電路中開關器件開關誤差衰減速度、以及開關精度的約束控制指令；若dsp控制裝置接收到et事件觸發(fā)裝置發(fā)出的控制指令信號為暫態(tài)調(diào)節(jié)指令s5或s6，則所述dsp控制裝置輸出用于提高apf源濾波主電路中開關器件的調(diào)節(jié)速度、以及開關穩(wěn)定性的約束控制指令。
技術總結
本發(fā)明屬于石油電力系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種基于有源電力濾波器的事件觸發(fā)控制裝置及控制方法，通過AD采樣單元獲取采樣數(shù)據(jù)，ET裝置根據(jù)獲得的采樣數(shù)據(jù)進行分析，判斷系統(tǒng)具體的運行工況，觸發(fā)控制裝置的對應控制方式，從而產(chǎn)生相應的開關驅(qū)動信號，控制APF中的開關器件產(chǎn)生精確的補償電流。所述檢測模塊可以實現(xiàn)對負載側(cè)電流信息的采集和保護，AD采樣調(diào)理電路可將模擬信號轉(zhuǎn)換為采樣數(shù)據(jù)，ET裝置可以實現(xiàn)坐標變換、邏輯判斷、控制指令輸出等功能，提高系統(tǒng)的效率，控制器在不同狀態(tài)指令下控制APF裝置完成ET裝置傳輸?shù)臓顟B(tài)指令，具備電壓電流環(huán)的控制、PWM信號的輸出等功能。PWM信號的輸出等功能。PWM信號的輸出等功能。
