[發明專利]三電平整流器開路故障注入方法及故障注入器

有效

• 申請號: 201611115114.6
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106602906B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 彭濤;陶宏偉;陽春華;楊超;史露;尹進田;楊笑悅;賀澤洲;劉博;趙帥;李晟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

1.一種三電平整流器開路故障注入方法，其特征在于，包括：

步驟一、構建正常運行情況下的三電平整流器狀態空間模型，具體為把三電平整流器分為網側、A橋臂、B橋臂、直流側四個部分，把A、B橋臂看成一個虛擬廣義二端口網絡，以直流側上、下側電容兩端電壓u₁、u₂、網側輸入電流i_x為輸入，下標x＝a,b，以網側輸入點x相對于中性點o的電壓u_xo、橋臂上下側輸出電流i_ux、i_dx為輸出，建立A、B橋臂虛擬廣義二端口網絡的輸入輸出方程，公式為：

式中r是開關器件V_xi或續流二極管D_xi或中點鉗位二極管D_1x、D_2x的導通電阻，下標i＝1，2，3，4；T_xi為控制開關器件的開關函數，模擬控制開關器件的控制脈沖信號，T_x2、T_x3、T_x4分別控制A、B橋臂從上至下的四個開關器件V_x1、V_x2、V_x3、V_x4，當T_xi＝0時，V_xi和與其并聯的二極管關斷，當T_xi＝1時，V_xi或與其并聯的二極管導通，i_x與變壓器二次側電流i_N的關系如下：

當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為1100，導通模式為上橋臂導通；若i_x≥0，電流i_x流經D_x1、D_x2，公式1中各輸出為：u_xo＝u₁+2ri_x，i_ux＝i_x，i_dx＝0；

當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為1100，導通模式為上橋臂導通；若i_x＜0，電流i_x流經V_x1、V_x2，公式1中各輸出為：u_xo＝u₁+2ri_x，i_ux＝i_x，i_dx＝0；

當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為0110，導通模式為中點鉗位；若i_x≥0，電流i_x流經V_x3、D_2x，公式1中各輸出為：u_xo＝2ri_x，i_ux＝0，i_dx＝0；

當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為0110，導通模式為中點鉗位；若i_x＜0，電流i_x流經D_1x、V_x2，公式1中各輸出為：u_xo＝2ri_x，i_ux＝0，i_dx＝0；

當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為0011，導通模式為下橋臂導通；若i_x≥0，電流i_x流經V_x3、V_x4，公式1中各輸出為：u_xo＝-u₂+2ri_x，i_ux＝0，i_dx＝i_x；

當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為0011，導通模式為下橋臂導通；若i_x＜0，電流i_x流經D_x4、D_x3，公式1中各輸出為：u_xo＝-u₂+2ri_x，i_ux＝0，i_dx＝i_x；分別建立單橋臂模型；

對于網側部分，建立狀態空間模型，公式為：

式中u_N為網側電壓，R_N為網側電阻，L_N為網側電感，u_ab為A橋臂網側輸入點相對于B橋臂網側輸入點的電壓；

對于直流側，建立狀態空間模型，公式為：

式中R為直流側電阻，C為直流側電容，i_u為整流器上側輸出電流，i_d為整流器下側輸出電流；

根據電路拓撲，結合公式1～4，得到正常運行情況下的三電平整流器狀態空間模型，公式為：

式中

分別為三電平整流器狀態空間模型的狀態變量、輸入量、輸出量；

步驟二、當三電平整流器發生開關器件開路故障時，電路拓撲發生改變，根據發生開路故障后的電路拓撲結構，分別建立三電平整流器與任一開關器件開路故障相對應的所有狀態空間模型，建立所有狀態空間模型包括以下步驟：

步驟21：建立開關器件V_x1開路故障單橋臂模型：

當V_x1發生開路故障時，若i_x≥0，電流i_x不經過V_x1，電路拓撲不會發生改變；若i_x＜0時，當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為1100，電流i_x流經D_1x、V_x2，將故障橋臂看成一個虛擬廣義二端口網絡，建立V_x1開路故障單橋臂模型，公式為：

式中Q、為i_x的符號標志位，當i_x≥0時，Q＝1，當i_x＜0，Q＝0，

步驟22：建立開關器件V_x2開路故障單橋臂模型：

當V_x2發生開路故障時，若i_x≥0，電流不經過V_x2，電路拓撲不會發生改變；若i_x＜0，當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為1100，電流i_x被截止，即i_x＝0；當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為0110，電流i_x被截止，即i_x＝0；將故障橋臂看成一個虛擬廣義二端口網絡，建立V_x2開路故障單橋臂模型，公式為：

式中x＝a時，x＝b時，

步驟23：建立開關器件V_x3開路故障單橋臂模型：

當V_x3發生開路故障時，若i_x＜0，電流不經過V_x3，電路拓撲不會發生改變；若i_x≥0，當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為0110，電流i_x被截止，即i_x＝0；當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為0011，電流i_x被截止，即i_x＝0；將故障橋臂看成一個虛擬廣義二端口網絡，建立V_x3開路故障單橋臂模型，公式為：

步驟24：建立開關器件V_x4開路故障單橋臂模型：

當V_x4發生開路故障時，若i_x＜0，電流不經過V_x4，電路拓撲不會發生改變；若i_x≥0，當開關函數T_x1T_x2T_x3T_x4為0011，電流i_x流經V_x3、D_2x；將故障橋臂看成一個虛擬廣義二端口網絡，建立V_x4開路故障單橋臂模型，公式為：

步驟三、構建開關器件開路故障注入器，實施三電平整流器開路故障注入。