卷烟厂配电有源电力滤波器故障容错控制 - 18新利直播

CN 41-1437/TS ISSN 2096-1553

卷烟厂配电有源电力滤波器故障容错控制

金楠,代东任,王志国,朱妍,杨光露

金楠, 代东任, 王志国, 等. 卷烟厂配电有源电力滤波器故障容错控制[J]. 轻工学报, 2022, 37(6): 78-84. doi: 10.12187/2022.06.010

引用本文:金楠, 代东任, 王志国, 等. 卷烟厂配电有源电力滤波器故障容错控制[J]. 轻工学报, 2022, 37(6): 78-84.doi:10.12187/2022.06.010

JIN Nan, DAI Dongren, WANG Zhiguo, et al. Fault tolerant control of active power filter in cigarette factory power distribution[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(6): 78-84. doi: 10.12187/2022.06.010

Citation:JIN Nan, DAI Dongren, WANG Zhiguo, et al. Fault tolerant control of active power filter in cigarette factory power distribution[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(6): 78-84.doi:10.12187/2022.06.010

卷烟厂配电有源电力滤波器故障容错控制

1. 18新利直播电气信息工程学院, 河南郑州 450002;
2. 河南中烟工业有限责任公司南阳卷烟厂, 河南南阳 473003

作者简介:金楠(1982—),男,河南省商丘市人,18新利直播教授,博士,主要研究方向为电力电子技术、烟草制造电力设备控制。E-mail:jinnan@zzuli.edu.cn;

基金项目:国家自然科学基金项目(U2004166)
河南省高校科技创新团队支持计划项目(22IRTSTHN017)
中图分类号:TS452

Fault tolerant control of active power filter in cigarette factory power distribution

1. College of Electrical and Information Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China;
2. Nanyang Cigarette Factory, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd, Nanyang 473003, China
Received Date:2022-03-02

CLC number:TS452

摘要:为解决卷烟厂配电有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)桥臂故障引起的谐波抑制失效和车间配电系统谐波骤增问题,提出一种模型预测容错控制方法。该方法通过分析APF容错变换器的工作原理,揭示故障容错后电压矢量变化关系,进而建立谐波补偿电流预测模型;设计一种基于二阶广义积分正交发生器(SOGI)的谐波快速检测方法,将SOGI输出的谐波补偿电流作为模型预测控制的参考指令;根据电流预测模型和参考指令,在故障容错APF的菱形电压矢量集内,优选满足代价函数最小的开关状态,进行模型预测容错控制,实现谐波补偿。半实物实验结果表明:发生桥臂故障后,该容错控制方法仍能连续运行,线路总谐波失真由9.91%降至4.87%,卷烟厂配电APF设备的可靠性和故障容错能力得到提高。
- 有源电力滤波器/
- 容错控制/
- 谐波检测/
- 卷烟厂配电/
- 电能质量
Abstract:In order to solve the harmonic suppression failure and harmonic surge in workshop distribution system caused by the fault of Active Power Filter (APF) bridge arm, a model predictive fault-tolerant control strategy was proposed. By analyzing the working principle of APF fault-tolerant transformation topology, the relationship of voltage vector transformation after fault-tolerant was revealed, and the prediction model of harmonic compensation current was established. A fast harmonic detection method based on the second-order generalized integral orthogonal generator (SOGI) was designed, and the harmonic compensation current output by SOGI was used as the reference instruction of the predictive control. According to the current predictive model and the reference instruction, in the rhombus voltage vector set of the fault tolerant APF, the switching state satisfying the minimum cost function was selected to carry out model predictive control and harmonic compensation. Experiments results verifed that, in the condition of the bridge arm fault, the proposed control strategy could work continuously and suppress harmonic current. The total harmonic distortion(THD) of the power distribution line is reduced from 9.91% to 4.87%, which verified that the proposed method can improve the reliability and fault tolerant capability of APF equipment in the cigarette factory.
- active power filter/
- fault-tolerant control/
- harmonic detection/
- cigarette manufacture power distribution/
- power quality
1. [1]
  王光举.贵阳卷烟厂用电谐波分析及无功补偿器研究[J].自动化与仪器仪表,2015(5):14-15.
2. [2]
  杨卓权.有源电力滤波器在电除尘谐波治理中的应用[J].科学技术创新,2021(31):61-63.
3. [3]
  巫加大.烟草行业的电能质量及谐波治理[J].电子技术与软件工程,2019(10):222.
4. [4]
  ZHANGC Y, ZHENG J Y, MEI J, et al. Control method for fault-tolerant active power filters[J].Journal of Power Electronics,2015,15(3):796-805.
5. [5]
  李琰琰,李国昊,邓渊,等.双向交直流变换器桥臂故障多矢量恒频模型预测容错控制[J].电工技术学报,2020,35(10):2206-2215.
6. [6]
  XIE W, DONG W J, LIU Y T. Research on failure diagnosis and tolerant control strategy of active power filter[C]//IEEE. 2018 13th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 2018. Wuhan:[s:n],2018:45-52.
7. [7]
  AZER P, OUNI S, NARIMANI M. A novel fault-tolerant technique for active-neutral-point-clamped inverter using carrier-based PWM[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2019,67(3):1792-1803.
8. [8]
  胡常胜,李杨,单强,等.基于元件冗余的有源电力滤波器容错控制方法研究[J].电气传动,2022,52(10):37-42.
9. [9]
  金楠,郭磊磊,韩东许.双向交直流容错变换器有限状态预测功率控制[J].太阳能学报,2019,40(11):3127-3135.
10. [10]
  张建忠,耿治,徐帅.基于T型逆变器的APF故障诊断与容错控制[J].中国电机工程学报,2019,39(1):245-255.
11. [11]
  王一帆,裘智峰,张亮.基于改进i_p-i_q法的谐波多功能精细检测方法[J].电子测量技术,2021,44(11):1-8.
12. [12]
  王子绩,孟鑫,张彦兵,等.基于瞬时无功功率理论的新型谐波检测算法[J].电测与仪表,2012,49(4):9-13.
13. [13]
  刘文邈.计及多功能逆变器谐波治理贡献的电压检测型APF分布式优化配置[D].秦皇岛:燕山大学,2021.
14. [14]
  李斌,肖景瑞,吴贵民.基于二阶广义积分的单相有源电力滤波器[J].电子设计工程,2021,29(10):63-67.
15. [15]
  吴作勋,郑书河,李传栋.基于i_p-i_q法和APF的海洋牧场分布式电源谐波检测与抑制方法研究[J].中国农机化学报,2021,42(12):162-167.
16. [16]
  吴振军,杨凯,秦方圆.基于双二阶广义积分器锁频环的基波正序分量检测方法[J].轻工学报,2017,32(2):91-96.
17. [17]
  涂娟,汤宁平.基于改进型DSOGI-PLL的电网电压同步信号检测[J].中国电机工程学报2016,36(9):2350-2356.
1. [1]
  苑彬,金慧,骈琳,高思今,黄泽华. 美拉德反应对食品品质与安全的影响及其产物检测研究进展. 轻工学报, 2024, 39(2): 60-68.doi: 10.12187/2024.02.008
2. [2]
  杜赫,杨洪峰,吴爽爽,赵怡凡,董露,田野,王志刚,陈晨. 卷烟降焦减害滤棒构件的制备及应用. 轻工学报, 2024, 39(2): 94-99,121.doi: 10.12187/2024.02.012
3. [3]
  方亦成,杨菁,陆诚玮,冯奇,汪旭. 基于层次分析法的加热卷烟感官评价指标筛选及其权重建立. 轻工学报, 2024, 39(2): 107-113.doi: 10.12187/2024.02.014
4. [4]
  李跑,谭惠珍,谢叔娥,苏光林,董怡青,唐辉. 基于近红外光谱技术有监督模式识别的青皮产地溯源分析. 轻工学报, 2024, 39(2): 54-59.doi: 10.12187/2024.02.007
5. [5]
  田金虎,袁颖,卢昕博,汤晓东,潘力,王雨凝,叶兴乾,蒋健. 微波预处理对加热卷烟用烤烟烟叶常规化学成分及挥发性香气成分的影响. 轻工学报, 2024, 39(2): 69-79.doi: 10.12187/2024.02.009

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通讯作者:陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

金楠, 代东任, 王志国, 等. 卷烟厂配电有源电力滤波器故障容错控制[J]. 轻工学报, 2022, 37(6): 78-84. doi: 10.12187/2022.06.010

引用本文:金楠, 代东任, 王志国, 等. 卷烟厂配电有源电力滤波器故障容错控制[J]. 轻工学报, 2022, 37(6): 78-84.doi:10.12187/2022.06.010

JIN Nan, DAI Dongren, WANG Zhiguo, et al. Fault tolerant control of active power filter in cigarette factory power distribution[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(6): 78-84. doi: 10.12187/2022.06.010

Citation:JIN Nan, DAI Dongren, WANG Zhiguo, et al. Fault tolerant control of active power filter in cigarette factory power distribution[J]. Journal of Light Industry, 2022, 37(6): 78-84.doi:10.12187/2022.06.010

卷烟厂配电有源电力滤波器故障容错控制

作者简介:金楠(1982—),男,河南省商丘市人,18新利直播教授,博士,主要研究方向为电力电子技术、烟草制造电力设备控制。E-mail:jinnan@zzuli.edu.cn

1. 18新利直播电气信息工程学院, 河南郑州 450002;
2. 河南中烟工业有限责任公司南阳卷烟厂, 河南南阳 473003

收稿日期: 2022-03-02

基金项目:国家自然科学基金项目(U2004166)河南省高校科技创新团队支持计划项目(22IRTSTHN017)

关键词:

摘要:为解决卷烟厂配电有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)桥臂故障引起的谐波抑制失效和车间配电系统谐波骤增问题,提出一种模型预测容错控制方法。该方法通过分析APF容错变换器的工作原理,揭示故障容错后电压矢量变化关系,进而建立谐波补偿电流预测模型;设计一种基于二阶广义积分正交发生器(SOGI)的谐波快速检测方法,将SOGI输出的谐波补偿电流作为模型预测控制的参考指令;根据电流预测模型和参考指令,在故障容错APF的菱形电压矢量集内,优选满足代价函数最小的开关状态,进行模型预测容错控制,实现谐波补偿。半实物实验结果表明:发生桥臂故障后,该容错控制方法仍能连续运行,线路总谐波失真由9.91%降至4.87%,卷烟厂配电APF设备的可靠性和故障容错能力得到提高。

English Abstract

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