[發(fā)明專利]一種電力電子設(shè)備及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710965546.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107769593B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶少雄;曹潤(rùn)彬;李明;李巖;許樹(shù)楷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02M7/219
• 分類號(hào): H02M7/219;H02H7/125
• 代理公司: 北京中博世達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本發(fā)明實(shí)施例提供一種電力電子設(shè)備及其控制方法，涉及電力電子設(shè)備領(lǐng)域，能夠提高冗余子模塊的利用效率。該設(shè)備包括：三相電源和至少四個(gè)子模塊，至少四個(gè)子模塊分為常態(tài)部和冗余部，常態(tài)部包括：至少一個(gè)a相常態(tài)子模塊、至少一個(gè)b相常態(tài)子模塊和至少一個(gè)c相常態(tài)子模塊；冗余部包括至少一個(gè)冗余子模塊；常態(tài)部的常態(tài)子模塊均通過(guò)各類開(kāi)關(guān)和冗余部中的冗余子模塊相連接，冗余部中的冗余子模塊之間也通過(guò)連線開(kāi)關(guān)相連接，通過(guò)對(duì)各類開(kāi)關(guān)狀態(tài)的控制使得每一個(gè)冗余子模塊均可以按照需要代替常態(tài)部中任意一個(gè)出現(xiàn)故障的子模塊的工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種電力電子設(shè)備及其控制方法。

背景技術(shù)

因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)使電能的應(yīng)用變得更加靈活，多以目前已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配、用各個(gè)階段，是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展升級(jí)中的重要技術(shù)。但是電力電子設(shè)備在使電網(wǎng)變得更加高效可控的同時(shí)，也帶來(lái)了多個(gè)方面的潛在問(wèn)題，例如設(shè)備可靠性問(wèn)題：相比于由鐵磁材料和繞組構(gòu)成的傳統(tǒng)電力設(shè)備，電力電子設(shè)備耐壓與通流的承受能力較弱，在某些高壓大功率應(yīng)用場(chǎng)合，需要使用多個(gè)電力電子器件串并聯(lián)才能滿足需求；而在在高壓大功率電力電子設(shè)備中，大量電力電子器件的使用，會(huì)造成設(shè)備可靠性的快速下降，因?yàn)槊總€(gè)元器件都可能發(fā)生故障，這就使得整體設(shè)備的可靠性降低。

現(xiàn)有技術(shù)中，由于環(huán)境、設(shè)計(jì)需求、成本等原因的限制，在無(wú)法進(jìn)一步提高電力電子器件質(zhì)量以及減少電力電子器件數(shù)量時(shí)，為保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，通常會(huì)在電力電子器件的額定需求數(shù)量的基礎(chǔ)上增加冗余結(jié)構(gòu)，使設(shè)備在部分元器件故障時(shí)，依然能正常運(yùn)行。其中電力電子設(shè)備中常用的冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，虛線框內(nèi)的子模塊為冗余子模塊，電力電子設(shè)備中的子模塊中存在有多個(gè)電力電子器件，整體可以是全橋結(jié)構(gòu)如圖2所示，也可以是半橋結(jié)構(gòu)如圖3所示；當(dāng)冗余子模塊為圖2或圖3所示的結(jié)構(gòu)時(shí)，圖1中電力電子設(shè)備中的子模塊連接關(guān)系或圖4和圖5所示，其余正常子模塊連接關(guān)系類似，可以看出冗余子模塊中的旁路開(kāi)關(guān)閉合時(shí)可實(shí)現(xiàn)冗余子模塊的旁路，冗余子模塊中的旁路開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)可實(shí)現(xiàn)冗余子模塊的投入。圖1中的a相、b相、c相分別配置了冗余子模塊，正常情況下冗余子模塊中的旁路開(kāi)關(guān)閉合處于旁路狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)子模塊發(fā)生故障時(shí)，故障子模塊會(huì)被旁路，而后使對(duì)應(yīng)相的冗余子模塊額旁路開(kāi)關(guān)打開(kāi)使其投入對(duì)應(yīng)相的回路，保證設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。但是現(xiàn)有技術(shù)中提供的這種冗余子模塊的設(shè)計(jì)方案需要給電力電子設(shè)備的每一相都設(shè)置預(yù)設(shè)數(shù)量的冗余子模塊，但是大多數(shù)故障情況只會(huì)使用到其中一相的冗余子模塊，其余相的冗余子模塊則處于旁路狀態(tài)不予使用，這造成了冗余子模塊的使用效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電力電子設(shè)備及其控制方法，能夠提高冗余子模塊的利用效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，提供一種電力電子設(shè)備，包括：三相電源和至少四個(gè)子模塊，至少四個(gè)子模塊分為常態(tài)部和冗余部，常態(tài)部包括：至少一個(gè)a相常態(tài)子模塊、至少一個(gè)b相常態(tài)子模塊和至少一個(gè)c相常態(tài)子模塊；冗余部包括至少一個(gè)冗余子模塊；

至少一個(gè)a相常態(tài)子模塊中的第一個(gè)a相常態(tài)子模塊的第一端連接三相電源的a相輸出端，冗余部中第m個(gè)冗余子模塊的第一端連接a相的第m個(gè)投入開(kāi)關(guān)的第一端，a相的第m個(gè)投入開(kāi)關(guān)的第二端連接a相的第m節(jié)點(diǎn)，a相的第m節(jié)點(diǎn)連接至少一個(gè)a相常態(tài)子模塊中的最后一個(gè)a相常態(tài)子模塊的第二端，m為正整數(shù)且m≥1；當(dāng)a相常態(tài)子模塊的數(shù)量大于等于兩個(gè)時(shí)，上一個(gè)a相常態(tài)子模塊的第二端連接下一個(gè)a相常態(tài)子模塊的第一端；當(dāng)冗余部中冗余子模塊的數(shù)量大于等于兩個(gè)時(shí)，a相的相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接線上均設(shè)置有節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)；最后一個(gè)a相常態(tài)子模塊的第二端與冗余部中最后一個(gè)冗余子模塊的第一端的連接節(jié)點(diǎn)還通過(guò)a相的公共開(kāi)關(guān)連接至公共節(jié)點(diǎn)；