有源滤波器故障诊断与容错控制改进策略的研究.pdf

第４４卷第１３期２０１６年７月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｂ１．４４Ｎ０．１３Ｊｕ１．１．２０１６Ｄ０Ｉ：１０．７６６７／ＰＳＰＣ１５１４０３有源滤波器故障诊断与容错控制改进策略的研究汪玉凤，孟庆达，刘涛，李国华（１．辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛１２５１０５；２．国网辽宁省电力有限公司阜新供电公司，辽宁阜新１２３０００）摘要：为了能够改善并联型三相四开关有源电力滤波器的容错能力，提高滤波器的可靠性，针对ＳＡＰＦ（ＳｈｕｎｔＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ，ＳＡＰＦ）的故障诊断策略，提出了一种能够快速反应故障类型和故障位置的混杂系统模型法。通过对系统输出电流残差演变规律的判断，识别故障源。再运用对应容错切换策略切除故障桥臂，使ＳＡＰＦ在容错状态下继续工作。同时，通过对ＳＡＰＦ补偿算法的研究，得出了更适合ＳＡＰＦ容错切换的电源电流跟踪补偿策略。并在此基础上添加了前馈控制来消除容错状态下直流侧分裂电容中点电位不平衡的影响，使补偿效果更好。实验和仿真验证了该方法的有效性。关键词：有源电力滤波器；电流残差；混杂系统；电源电流跟踪补偿；前馈控制ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｆａｕｌｔｔｏｌｅｒａｎｔｃｏｎｔｒｏｌＷＡＮＧＹｕｆｅｎｇ，ＭＥＮＧＱｉｎｇｄａ，ＬＩＵＴａｏ，ＬＩＧｕｏｈｕａ（１．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｕｌｕｄａｏ１２５１０５，Ｃｈｉｎａ；２．ＦｕｘｉｎＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｕｘｉｎ１２３０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｅｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｆａｕｌｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｆｔｈｒｅｅ．ｐｈａｓｅｆｏｕｒ．ｓｗｉｔｃｈｓｈｕｎｔａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒ，ａｎｄｆｏｒｔｈｅｔｒｏｕｂｌｅｓｈｏｏｔｉｎｇｏｆＳＡＰＦ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅｆａｕｌｔｔｙｐｅａｎｄｆａｕｌｔｌｏｃａｔｉｏｎｂｙｈｙｂｒｉｄｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｓｏｕｒｃｅｓｏｆｅｒｒｏｒｔｈｒｏｕｇｈｉｔｓｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｏｆｓｙｓｔｅｍｏｕｔｐｕｔｃｕｒ—ｒｅｎｔ．Ｆａｕｌｔｔｏｌｅｒａｎｔｓｗｉｔｃｈｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｒｅｍｏｖｅｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆａｕｌｔａｒｎｌ，ｓｏＳＡＰＦｕｎｄｅｒｔｈｅｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｏｆｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔｍｏｄｅｌｃｏｎｔｉｎｕｅｓｗｏｒｋｉｎｇ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｏｂｔａｉｎｓｔｈｅｓｏｕｒｃｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔｓｗｉｔｃｈｉｎｇＳＡＰＦ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆＳＡＰＦｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｄｄｅｄｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｐｌｉｔｃａｐａｃｉｔｏｒｓｕｎｂａｌａｎｃｅｄｍｉｄｐｏｉｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆＤＣｓｉｄｅｕｎｄｅｒｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔｓｔａｔｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉＳｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５１３０７０７６）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒ；ｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｉｄｕａｌｓ；ｈｙｂｒｉｄｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃ；ｓｏｕｒｃｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｔｒｏ１０引言并联型有源电力滤波器（ＳｈｕｎｔＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ，ＳＡＰＦ）是一种新型谐波抑制、无功补偿电力电子装置¨Ｊ。ＳＡＰＦ的核心组成部分是逆变器，但是由于开关的频率较高，且功率器件长时间工作在高温、高频状态，是易损坏的器件，一旦发生故障，ＳＡＰＦ整个系统都不能正常工作，严重时甚至可能导致灾基金项目：国家自然科学基金项目（５１３０７０７６）难性的后果【２。】。近几年随着逆变器的不断发展，出现了许多具有良好效果的ＳＡＰＦ容错控制策略，但是其中也有不足之处ｌＪ：文献［４］所提出的容错策略虽然能够实现容错控制的运行，但是无法分辨是短路还是开路故障，且故障检测时间较长，实际效果不明显；文献［５１中所提出的新型故障诊断方法很实用，但是其容错控制策略中没有考虑到直流中点电位不平衡的影响，使得ＳＡＰＦ的补偿效果大大降低；文献［６】中容错控制策略能够达到良好的补偿效果，精度也比较高，但控制方法繁琐，矢量运算复杂，．１４６一电力系统保护与控制实现起来较困难。本文提出了一种基于三相四开关的容错型并联有源滤波器ｌ。其故障诊断方法是运用混杂系统模型方法，通过对系统电流状态残差特征值的检测，能够准确而快速地判断出ＳＡＰＦ的故障类型与故障位置，为ＳＡＰＦ的维护节省了时间；容错控制策略采用电压前馈控制的电源电流跟踪方法，克服了分裂电容引起直流中点电位偏移对系统的影响，改善了系统的控制精度，避免了容错切换对系统的冲击，在保证良好的补偿效果的同时，提高了系统的可靠性。１容错型ＳＡＰＦ的拓扑及原理容错型并联有源电力滤波器，其实质主要就是将桥臂冗余用串联的分裂电容代替ｌ～ｏｌ。如图１所示，当ＳＡＰＦ的逆变器工作在正常状态时，ＴＲ】、ＴＴＲ３三个双向三端可控硅开关处在关断状态，快速熔断器Ｆｌ、Ｆ２、Ｆ３处在闭合状态，逆变器呈三相六开关状态稳定运行。一旦检测到有一桥臂出现开路或者短路（这里假设Ｃ相桥臂出现故障），Ｆ快速熔断将故障桥臂隔离，使双向可控硅开关ＴＲ３导通，把故障桥臂Ｃ隔离，并且将故障相的输出直接接到直流侧分裂电容中点处，用容错的方式使ＳＡＰＦ在三相四开关状态下维持运行。图１容错型三相四开关ＳＡＰＦ拓扑结构—Ｆｉｇ．１Ｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔｔｙｐｅｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｆｏｕｒ－ｓｗｉｔｃｈＳＡＰＦｔｏｐｏｌｏｇｙ２容错型ＳＡＰＦ故障诊断法ＳＡＰＦ的逆变器中绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）的最常见故障是短路和开路故障。考虑到短路的故障诊断时间很短（多以微秒为单位），难以实时检测，因此本设计中ＳＡＰＦ的逆变器的每一相桥臂都植入快熔Ｆ，如果短路故障发生，快熔Ｆ迅速熔断把短路故障转化为开路故障，这样就可由熔断器的开断来确定短路故障还是开路故障了，方便系统维修。２．１基于ＨＳＤ模型的故障诊断原理ＳＡＰＦ中既包括开关信号等离散变量，也包括电流、电压等连续变量，是典型的混杂系统（ＨｙｂｒｉｄＳｙｓｔｅｍＤｙｎａｍｉｃ，ＨＳＤ），通常可以根据状态参数变化趋势特征作为故障判断的依据，其诊断原理如图２所示。图２ＨＳＤ模型下的故障识别原理Ｆｉｇ．２ＦａｕｌｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｕｎｄｅｒＨＳＤｍｏｄｅｌ建立ＳＡＰＦ连续工作情况下，包含相应状态规律和开关信息的ＨＳＤ模型：ｆ＝ｆ＋Ｂｑｌｆ＋ｃ（１）式中：Ａ和是故障事件ｑ状态矩阵与控制矩阵；是输出矩阵；ｆ为输出电流向量；ｌ｜为输出电压向量；为离散开关控制信息与电路工作状态的逻辑描述。其次建立状态观测器：ｆ＝Ａｑｆ＋Ｂｑ＋ｃ（２）综上两式，由于ＳＡＰＦ的三相输出电压状态稳定不变，可得电流的残差方程为，＝Ａｑ＋（一）（３）若能解得电流残差得到电流残差演变规律，就可判断ＳＡＰＦ潜在的故障类型和故障部位。２．２ＳＡＰＦ的ＨＳＤ模型以下建立三相六开关ＳＡＰＦ的ＨＳＤ模型，由图１和图２可得正常模式下三相六开关ＳＡＰＦ的连续模型为汪玉风，等有源滤波器故障诊断与容错控制改进策略的研究式中：ｎ为变压器变比；０Ｎ为电源中点与直流侧负载电位差。由于ＨＳＤ模型中，影响ＳＡＰＦ输出变化因素除ｏ－ｏ：了开关组合外，还有电路工作状态直接相关。在此引入来描述各桥臂的工作状态，以Ｃ相为例：＝设图１中所标注的电流方向为正，定义状态量／２１￣／２６，当值为１时表示所代表的ＩＧＢＴ导通，为０表示关断。则Ｃ相状况可以表示为当Ｏ＇ｅ＝ｉ时１０］／５＝０，６＝１／ｄｃＮ＝｛。］／５＝１，６＝０（６）【０＝０，］／６＝０当ｔｒｃ＝０时ｆ０］／５＝０，］／６＝１ＵｃＮ＝｛］／５＝１，］／６＝０（７）【。］／５＝ｏ，＝０由此，Ｃ相输出电压可用电路状态和开关组合表示为材＝Ｕｄｃ（／＇／５￣／６０＂ｃ＋５＋／＇／５ｌ／６０＂ｃ）（８）。＋）综合Ａ相和Ｂ相的输出电压关系，可得三相输出电压为将上式代入式（４）中可得．，一尺．１—－Ｚ－，ｏｃ。＋【一２］／１１Ｕ４＋ｔｒａ＋ｌ￡ｓｐ６七ｌｌ５６ＧｃＵ４－＇［－］／４ｃｒ＋ｓｐ６七ｓｌｌ６ｏｃ（１０）２．３基于电流状态残差开路诊断方法以Ｃ相故障为例，若故障后Ｓ５，将其定义为一个故障事件；则无论控制信号如何变化，／２１－０，则此时故障向量为睾ｌ、Ｕ４ｏａ２＋６ｏｃ则结合上式可得Ｓｓ开关故障后电流残差方程：Ａｑ～ｉ＋＋］…／５］／６０＂￣一）［２一】＿】】（１２）同理可得Ｓ６与ｓ５、Ｓ６共同开路的故障向量，由此可得相应输出电流残差方程。综合上述电流残差方程，定义ｖ为开路特征：５ｐ６＋ｌｌｓ６ａｃ一｜￡６ｏｃ，ｓ５ｏｐｅｎ／１５６＋６一一，Ｓ６ｏｐｅｎ（１３）—ｌｌｓ６＋ｓｌｌ６ｏｃｏｃ，Ｓ，Ｓ６ｏｐｅｎ根据残差方程，可以解得Ｃ相开路故障情况下ＳＡＰＦ的残差方程一般为＝一（一ｅ云＝一（一ｅ（１４）＝（一ｅ所以可以看出，ＳＡＰＦ在Ｃ相桥臂不同开路故障时，三相电流残差主要取决于故障特征ｖ，而不同的故障模式有不同的故障特征值，如表１所示。表１不同故障下的故障特征值Ｔａｂｌｅ１ＦｅａｔｕｒｅｖａｌｕｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｕｌｔｓＶ’５—）———＿ｌ！将表１代入式０４），可得电流状态残差变换特征：１）若ｓ５所在的支路开路，则Ｃ相电流状态残差均值大于０，且在１０１组合时满足ｉｏ＝一２ｉｂ＝一２ｉ．＞０２）若ｓ６开路，则Ｃ相电流残差均小于０，且在０１０组合时满足云＝一２＝一２＜０。２■—２２一一—．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｌ３＝●●●●●●●］，Ｊ甜—．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｌ电力系统保护与控制３）若Ｓ５和Ｓ６同时开路，则电流三相状态残差交变，但均值为零；且在１０１和０１０组合时同时满足前两种状态。４）其余状态下，电流三项状态残差均为零。这样在ＳＡＰＦ开路故障中，就不需对每周期的全部５１２种可能的故障向量识别，只需对电流残差进行以上判断，即可确定故障类型，进而提高了故障检测的快速性。３容错型ＳＡＰＦ控制策略３．１电源电流跟踪补偿方法传统的ＳＡＰＦ补偿方法把非线性负载电流补偿为基波有功电流的手段是通过谐波检测算法将谐波和无功成份分离，再控制ＳＡＰＦ输出相反的电流补偿，从而能够获得所需要的补偿效果。但是这种补偿方法的性能取决于谐波检测算法的功能实现，在理想模式中，检测算法能够实时准确而快速地检测出无功部分，但实际情况总存在频率响应和过渡阶段的误差，而且这种算法的实现也十分复杂，对硬件的精度也有过高的要求，所以这种跟踪补偿策略很难在现实情况下实现。本设计采用的ＳＡＰＦ电源侧电量直接跟踪法，控制电源输出电流与电源电压波形一致，如图３所△示。首先在电压外环产生电源电流参考幅值，ｆ用于维持直流侧母线稳定），并通过三相软件ＰＬＬ锁相环跟踪电网电压，获取电源电压同步波形，两者相乘作为ＳＡＰＦ电流参考ｆＳｒｅｆ，再将电源电流作为反馈，经闭环调节，对ＳＡＰＦ变换器实施ＰＷＭ开关调制，使电源电流ｉ跟踪设定的参考值ｉ。ｒｅｆ＇从而与电源电压波形一致，进而达到消除谐波的目的。图３电源电流ＳＡＰＦ跟踪补偿原理Ｆｉｇ．３ＳｏｕｒｃｅｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＳＡＰＦ这种跟踪补偿方法对硬件要求较少，实现更为方便简单，同时电源电流跟踪方法在容错过程中只是改变了电源电流指令，能够较为可靠地完成容错切换，避免了容错切换对系统硬件的冲击。３．２直流中点电位不平衡的抑制在许多的ＳＡＰＦ容错控制策略中，都假设当四ｆ￣ＳｂｉＦｂ＋ｆｃｆｄｌｆＦ＝一。－－ＳａｌＦａｂｆＦｂ－ｌ／Ｆｃ（１６）ＵｂＮ￣’１２，坎／／ｓ］＋［图４直流中点偏移抑制方法Ｆｉｇ．４ＤＣｍｉｄｐｏｉｎｔｏｆｆｓｅｔｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ‘‘以Ｃ相故障为例，其中ｌｓａｒｅｆ与ｌｓｂｒｅｆ分别代表电源电流的参考值，是电压外环输出幅值与电源两相电压锁相波乘积，ｉ。、ｉｓｈ为电源电流反馈值，电流控制策略采用置换电流跟踪方式。具体的补偿策略△由上文电容电压偏差＝０．５（厂２），在电流参考值中加入１／３ＡＵ作为前馈就可以补偿电容电压瞬时值差异，从而抑制直流中点电位偏移，这里的ｋ汪玉凤，等有源滤波器故障诊断与容错控制改进策略的研究．１４９一值约为１／６。这种方法不但可以将三相四开关ＳＡＰＦ的负载谐波电流侧所需的四个电流传感器降为两个，而且还能够简化计算，降低器件要求，实现方法简单。４仿真与实验为了验证本文所提出的容错型ＳＡＰＦ的可行性，本文利用Ｍａｔｌａｂ软件进行仿真验证。假设以Ｃ相在０．１Ｓ故障发生，三相六开关ＳＡＰＦ逆变器通过故障诊断和容错切换，短时问切换为三相四开关ＳＡＰＦ逆变器，同时加入电压前馈补偿来抑制三相四开关ＳＡＰＦ中分裂电容的直流中点偏移，可以达到的仿真波形如图５所示。薹暴图５负载侧电流、网侧电流和补偿电流的仿真波形Ｆｉｇ．５Ｓｉｍｕｌａｔｅｄｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆｌｏａｄｃｕｒｒｅｎｔ，ｇｒｉｄｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ为了能够验证该方法的实践性，搭建了容错型ＳＡＰＦ的实验样机，通过对Ｃ相故障模拟，来验证方法的可行性。样机电路参数如下：电网线电压３８０Ｖ，频率５０Ｈｚ；阻感负载中电阻为１０Ｑ，电感为５ｍＨ，功率为１ｋＷ，直流侧电容为２２００ｇＦ；直流侧电压为１２００Ｖ，ＩＧＢＴ的额定电压为１７００Ｖ，额定电流为１００Ａ。图６为ＳＡＰＦ直流侧电容Ｃ１和Ｃ２的电压和２的实验波形，达到稳态后两电容的电压值大△致相等，都约为１１００Ｖ左右，且的幅值很小仅为２Ｖ左右，可以忽略不计，可以认为直流中点电位平衡控制较好。图７是故障容错策略的实验波形，其中最后两图中上为正常模式下（六开关）的实验波形，下为容错模式（四开关）下的波形。———●—Ｉ．■一、卜——１、０、：｛．：一、．：ｉ：．＿ｌｌ０３Ｏ５Ｏ７Ｏ９Ｏ１１０ｔ／ｍｓ（２ｍｓ／格）图６分裂电容Ｃ１和Ｃ２的电压值实验波形Ｆｉｇ．６ＤｉｖｉｓｉｏｎｃａｐａｃｉｔｏｒｓＣ１ａｎｄＣ２ｏｆｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｗａｖｅｔｏｒｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ堙０煺窿ｊ盂蝗０煺泣０避匿妲东Ａ叔ｎ门ｎｆＩｆｌ』１什ｙ』，Ｌ１０ｍｓ／／ｆｉ￣）ｌ１＾Ｍ，Ｍｎ＾＾Ｍ＾７ｔ／（１０ｍｓ／格）＠，露、＼／ｒＪ＼／正常模式容错模式图７补偿前电流、补偿电流和补偿后电流的实验波形Ｆｉｇ．７Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆｂｅｆｏｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔ，ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔ如图８所示，正常模式和容错模式补偿完电网电流波形测得的ＦＦＴ柱形图分别为２．６９％和７．２３％。由以上几个图的对比，可以得出正常模式下ＳＡＰＦ补偿效果更加优良，这是由于容错切换过程会引起谐波的增加，就作为容错控制技术的后备运行状态而言，三相四开关ＳＡＰＦ也是具有一定的参考价值的。㈣ｆｌ－１５０．电力系统保护与控制１００．Ｏ０ｌ０．Ｏ０１．００【％】ＯＯ．Ｏ０１０００１．００Ｉ％１７ＷＤ＃２．６９％至三三０１Ｏ２Ｏ３Ｏ４０５０●ｌｌｌｌＩｌｌ．一Ｕ～¨ＪＬ重Ｊ正常模式０１０２Ｏ３Ｏ４０５０样错模式图８两种状态下的ＴＨＤ值对比Ｆｉｇ．８ＴＩ－ＩＤｖａｌｕｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｔｗｏｓｔａｔｅｓ５结论本文提出了一种容错型并联有源滤波器，详细阐述了拓扑切换和运行原理。该滤波器故障诊断方法可以快速判断故障位置，方便系统维修故障。结合容错拓扑切换提出的电源电流跟踪补偿策略，不但保证了补偿效果，而且易于容错切换的实现。电压前馈控制抑制了直流中点电位不平衡，使容错状态下系统补偿效果更加稳定。参考文献［１］王伟，周林，徐明．有源电力滤波器控制方法综述［ＪＪ．继电器，２００６，３４（２０）：８１．８６．ＷＡＮＧＷｅｉ，ＺＨＯＵＬｉｎ，ＸＵＭｉｎｇ．Ｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００６，３４（２Ｏ）：８１－８６．［２］时丽君，赵建国．有源电力滤波器在电能质量控制中的—应用【Ｊ】＿电力系统及其自动化学报，２００２，ｌ４（１）：６７７１．ＳＨＩＬｉｊｕｎ，ＺＨＡＯＪｉａｎｇｕｏ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ［Ｊ１．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ——ＣＳＵＥＰＳＡ，２００２，１４（１）：６７７１．［３］王广柱．并联型有源电力滤波器电流控制的等效原理［Ｊ］．中国电机工程学报，２００６，２６（１５）：４０．４５．ＷＡＮＧＯｕａｎｇｚｈｕ．Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｓｈｕｎｔａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００６，２６（１５）：４０・４５．［４］李刚，樊晓平，彭劲杰．三相四开关结构的容错型有源电力滤波器【Ｊ１．电力系统及其自动化学报，２０１３，—２５（２）：８８９２．ＬＩＧａｎｇ，ＦＡＮＸｉａｏｐｉｎｇ，ＰＥＮＧＪ．ｍｊｉｅ．Ｆａｕｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒｂａｓｅｄｏｎ３－ｐｈａｓｅ４－ｓｗｉｔｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵ－ＥＰＳＡ，２０１３，２５（２）：８８－９２．［５］董伟杰，白晓民，朱宁辉，等．电力有源滤波器故障诊断与容错控制研究【Ｊ］．中国电机工程学报，２０１３，—３３（１８）：６５７２．ＤＯＮＧＷｅｉｊｉｅ，ＢＡＩＸｉａｏｍｉｎ，ＺＨＵＮｉｎｇｈｕｉ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｆａｕｌｔｔｏｌｅｒａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０１３，３３（１８、：６５－７２．［６］刘宏超，吕胜民，张春晖．三相四开关并联型有源电力滤波器的ＳＶＰＷＭ调制算法Ｉｓ］．电］：技术学报，２０１１，２６（４）：１２８－１３４．ＬＩＵＨｏｎｇｃｈａｏ，ＬＵＳｈｅｎｇｍｉｎ，ＺＨＡＮＧＣｈｕｎｈｕｉ．Ｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ．Ｄｈａｓｅｆｏｕｒ－ｓｗｉｔｃｈｓｈｕｎｔａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（４）：１２８．１３４．［７］谭兴国，李庆民，王辉．电压不平衡情况下三相４开关有源电力滤波器电流参考值ｆＪ］．高电压技术，２０１２，３８（１１、：３１０ｌ一３１０８．ＴＡＮＸｉｎｇｇｕｏ，ＬＩＱｉｎｇｍｉｎ，ＷＡＮＧＨｕｉ．Ｃｕｒｒｅｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｔ—ｒａｔｅｇｙｆｏｒｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｆｏｕｒ－ｓｗｉｔｃｈａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒｕｎｄｅｒｕｎｂａｌａｎｃｅｄｖｏｌｔａｇｅｓｃｅｎａｒｉｏ［Ｊ］．Ｈｉｇｈ—ＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，３８（１１）：３１０１３１０８．［８］马草原，孙富华，朱蓓蓓，等．神经网络算法的改进及其在有源电力滤波器中的应用【Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１５，４３（２４）：１４２．１４８．ＭＡＣａｏｙｕａｎ，ＳＵＮＦｕｈｕａ，ＺＨＵＢｅｉｂｅｉ，ｅｔａ１．ＳｔｕｄｙｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＢＰｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１５，４３（２４）：１４２１４８．［９］李满，钱平．基于空问矢量控制策略实现的有源电力滤波器的建模与分析【Ｊ１．电力系统保护与控制，２０１４，４２（１５）：８７－９３．ＬＩＭａｎ，ＱＩＡＮＰｉｎｇ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆＡＰＦｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＳＶＰＷＭ［ＪＪ．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ—ａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１４，４２（１５）：８７９３．［１Ｏ］杨天，霍琳琳．一种柔性直流输电系统ＰＩＤ．ＡＮＦＩＳ优化控制方法［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１５，４３（１７）：２９．３７．ＹＡＮＧＴｉａｎ．ＨＵＯＬｉｎｌｉｎ．Ａｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆ——ＰＩＤＡＮＦＩＳｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒＶＳＣＨＶＤＣ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１５，４３（１７）：２９．３７．—收稿日期：２０１５－０８１１作者简介：汪玉凤（１９６２一），女，教授，博士生导师，研究方向为电力系统及其自动化以及节能型电力传动技术；盂庆达（１９９１－），男，硕士研究生，研究方向为电力系—统及其自动化；Ｅｍａｉｌ：４７１１９５４３１＠ｑｑ．ｔｏｍ刘涛（１９８卜），男，工程师，从事电气自动化方面的研究。（编辑魏小丽）