Совместная работа нескольких модулей AHF оказывает негативное воздействие. 

При параллельной работе нескольких модулей активного фильтра мощности замедление реакции и снижение эффективности фильтрации часто связаны с дисбалансом в таких ключевых аспектах, как координационное управление между модулями, синхронизация сигналов и распределение тока. Конкретные причины можно проанализировать с следующих точек зрения:

I.Недостаточная точность синхронизации между модулями.

Для параллельной работы нескольких модулей требуется синхронизация выборки, синхронизация управления и синхронизация импульсов. Ошибки синхронизации в любом из этих каналов могут вызвать искажение компенсирующего тока, что напрямую повлияет на скорость отклика и эффективность фильтрации.

- Ошибка синхронизации выборки: Разница фаз во времени выборки напряжения и тока сети каждым модулем (например, из-за задержек в цепи выборки или низкой согласованности датчиков) может вызывать отклонения в командах гармонического тока, рассчитываемых каждым модулем. Например, если модуль A производит выборку на 5° вперед, а модуль B отстает на 3°, фазы команд компенсационного тока смещаются. При суммировании суммарные компенсационные токи взаимно компенсируются, что приводит к недостаточной компенсации и требует увеличения времени на исправление отклонения, замедляя реакцию.

- Ошибка синхронизации управляющих импульсов: Разница во времени между выходными импульсами ШИМ (широтно-импульсной модуляции) каждого модуля может привести к несогласованности частотных составляющих выходного тока, генерации дополнительных высокочастотных гармоник и ухудшению формы сигнала в сети. Кроме того, асинхронность импульсов может увеличить колебания тока между модулями, требуя дополнительного времени для подавления этих колебаний системой, что приводит к замедлению реакции.

II.Недостатки алгоритма управления распределением тока

В основе параллельного подключения нескольких модулей лежит балансировка тока (распределение выходного тока каждого модуля в зависимости от его номинальной мощности). Неправильный алгоритм распределения тока может привести к несбалансированному распределению тока между модулями, что повлияет на общую производительность.

- Медленная реакция динамического распределения тока: При быстром изменении гармоник нагрузки (например, внезапных гармоник, генерируемых ударными нагрузками), если скорость динамической регулировки алгоритма распределения тока не успевает за этим изменением (например, при использовании статической стратегии распределения тока без механизма динамического отслеживания), некоторые модули могут быть перегружены, а другие — недогружены. Например, если выходной ток модуля чрезмерно высок в момент задержки распределения тока, что приводит к срабатыванию защиты от ограничения тока, общий компенсационный ток резко падает, не успевая за изменениями гармоник и замедляя реакцию. - Низкая точность распределения тока: Если параметры, такие как коэффициент пропорциональности и постоянная времени интегрирования контура распределения тока, спроектированы неправильно, или если не учитываются различия в выходном импедансе между модулями (например, изменения импеданса из-за различной длины кабеля), то токи каждого модуля будут значительно различаться. Например, при параллельном соединении 10 модулей ток одного модуля может быть в 1,5 раза больше среднего значения, в то время как ток другого модуля может быть всего в 0,5 раза больше. Это приводит к недостаточному эффективному суммарному компенсационному току, снижая эффективность подавления гармоник. эффективность. Колебания тока также увеличивают системные потери, еще больше замедляя скорость реагирования.

III. Задержка или помехи в канале связи.

Для параллельной работы нескольких модулей требуется обмен информацией (например, командами суммарной гармоники, состоянием модулей и командами распределения тока) посредством связи (например, CAN или EtherCAT). Аномалии связи могут напрямую нарушить скоординированное управление:

- Чрезмерная задержка связи: При высоких частотах гармоник (например, выше 250 Гц) период их изменения короткий (менее 4 мс). Если задержка связи между модулями превышает 1 мс, команды компенсации, выдаваемые главным контроллером, будут отставать от фактических изменений гармоник. Каждый модуль будет выдавать ток на основе этих устаревших команд, что приведет к разности фаз между током компенсации и фактическими гармониками, делая скорость отклика непостоянной.

- Помехи в связи: В сложных электромагнитных средах, таких как суда, сигналы связи подвержены помехам от двигателей и инверторов, что приводит к ошибкам передачи команд (например, к неправильной интерпретации команд суммарного гармонического тока). Например, если модуль ошибочно получает команду «компенсировать гармоники 50 А» как «30 А», то суммарная компенсация будет недостаточной, что снизит эффективность фильтрации. Кроме того, система должна исправлять ошибку с помощью резервных проверок и механизмов повторной передачи, что еще больше увеличивает задержку ответа.

IV.Алгоритмы управления, не адаптированные для многомодульного взаимодействия

Алгоритмы управления для одного модуля (такие как ПИ-регулирование и повторяющееся управление) могут быть неприменимы к нескольким модулям, работающим параллельно. Если они не оптимизированы для параллельных сценариев, общая производительность ухудшится.

- Неправильное распределение команд: Если главный контроллер равномерно распределяет команды гармоник между модулями, не учитывая различия в динамических характеристиках модулей (например, низкую скорость переключения силовых устройств в модуле), некоторые модули могут оказаться неспособными выполнить команды, что приведет к искажению общего компенсационного тока. Например, гармоники высокого порядка (например, выше 7-го порядка) требуют быстрой реакции модуля. Если модуль реагирует с задержкой из-за аппаратных ограничений, его выходной ток будет иметь временную задержку по сравнению с другими модулями, что в совокупности увеличит гармоническую составляющую общего тока.

- Неспособность подавить циркуляционный ток между модулями: При параллельном соединении нескольких модулей, если возникают незначительные различия в выходном напряжении модулей (например, колебания постоянного напряжения или ошибки ШИМ-модуляции), возникает циркуляционный ток (реактивный ток между модулями). Этот циркуляционный ток потребляет мощность модуля, уменьшая ток, фактически доступный для компенсации гармоник. Кроме того, контроллеру приходится обрабатывать циркулирующий ток, что увеличивает вычислительную нагрузку и замедляет скорость реакции.

V.Несоответствие аппаратных параметров

Если между модулями существуют различия в аппаратных параметрах (таких как точность датчиков, характеристики силовых устройств и параметры реактора), это может привести к непостоянной производительности модулей и повлиять на синергию:

- Ошибка датчика: Различная точность датчиков тока/напряжения в разных модулях (например, ±1% против ±3%) может приводить к отклонениям в детектируемых гармонических токах. Следовательно, команды компенсации, рассчитанные на основе этих отклонений, оказываются непоследовательными, что приводит к искажению общего тока компенсации при их комбинировании.

- Несоответствие характеристик силовых устройств: Силовые устройства, такие как IGBT, имеют разные скорости переключения и падения напряжения в открытом состоянии, что приводит к различиям в динамической реакции выходного тока модуля (например, время отклика 200 мкс для одного модуля и 300 мкс для другого). При быстром изменении гармоник медленно реагирующие модули замедляют общую компенсацию, что приводит к снижению эффективности фильтрации.