[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于并網(wǎng)微網(wǎng)的冗余結(jié)構(gòu)容錯逆變器及其控制策略

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810195541.2
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108768198A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黎燕;彭勁杰;樊曉平;熊煒;史向月
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/32;H02J3/38
• 代理公司: 杭州華進(jìn)聯(lián)浙知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33250
• 代理人: 姜雯

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于并網(wǎng)微網(wǎng)的冗余結(jié)構(gòu)容錯逆變器及其控制策略，針對傳統(tǒng)三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的冗余容錯逆變器，只需增加了觸發(fā)式雙向開關(guān)TR_a、TR_b及TR_c和快速熔斷器F₇、F₈及F₉，即解決了傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)冗余容錯逆變器解決不了的開關(guān)管單管開路、單管短路、單橋臂開路、單橋臂短路、兩橋臂開路、兩橋臂短路故障這六種故障模式的容錯問題，并應(yīng)用到并網(wǎng)微網(wǎng)中，使得逆變器出現(xiàn)上述六種組合故障模式后，仍能正常運(yùn)行，不需要因逆變器故障而將微網(wǎng)從主電網(wǎng)中切除，仍能正常運(yùn)行，提升了傳統(tǒng)功率開關(guān)管冗余逆變器的百分之六十的容錯能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于并網(wǎng)微網(wǎng)的冗余結(jié)構(gòu)容錯逆變器及其控制策略。

背景技術(shù)

功率開關(guān)管的損壞將導(dǎo)致功率變換器尤其是逆變器工作在非正常狀態(tài)，如不及時診斷并消除其影響，將造成二次故障發(fā)生，最終導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。為了減小功率開關(guān)管故障對系統(tǒng)的影響，過壓、過流、過熱和驅(qū)動電路欠壓等檢測和保護(hù)電路被應(yīng)用到逆變器中，這些常規(guī)保護(hù)電路在智能功率模塊（Intelligent Power Module，IPM）中已成為一個標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上保障了逆變器的安全運(yùn)行。但是，由于逆變器工作于復(fù)雜的環(huán)境中，負(fù)載擾動、電網(wǎng)擾動、非正常使用和電磁干擾等都可能會造成保護(hù)電路的失敗，而傳統(tǒng)逆變器采用三相橋式拓?fù)洌痪哂腥蒎e能力。因此，研究具有容錯能力的逆變器拓?fù)浼跋鄳?yīng)控制策略，對提高系統(tǒng)可靠性尤為重要。

冗余配置，是指重復(fù)配置系統(tǒng)的一些部件,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時,冗余配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作,由此減少系統(tǒng)的故障時間，通常指通過多重備份來增加系統(tǒng)的可靠性。

容錯能力，是指在出現(xiàn)某些故障的情況下維持整個系統(tǒng)在故障后仍能保持原有性能或者在降低部分性能指標(biāo)的前提下維持安全、可靠、持續(xù)運(yùn)行。主動容錯控制系統(tǒng)是通過實(shí)時在線診斷技術(shù)，故障后主動做出反應(yīng)(例如改變控制參數(shù)、進(jìn)行容錯重構(gòu)等)，從而保障系統(tǒng)的運(yùn)行性能盡量接近原系統(tǒng)。

容錯控制方法是在原有橋臂旁并聯(lián)一個額外的橋臂。因?yàn)槿哂鄻虮劭梢蕴鎿Q發(fā)生故障的橋臂，故障后功率變換器仍然可以維持正常工作的性能，另外，冗余橋臂也可以與原有橋臂串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)故障后拓?fù)渲貥?gòu)。由于橋臂級冗余控制近年來逐漸實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)性能和成本之間良好的平衡，成為容錯控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是，當(dāng)逆變器中只有一個開關(guān)器件故障時，卻切除整個橋臂，并且只能單相故障容錯，容錯空間小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對傳統(tǒng)三相橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的冗余結(jié)構(gòu)容錯逆變器，不具開關(guān)管單管開路、單管短路、單橋臂開路、單橋臂短路、兩橋臂開路、兩橋臂短路故障這六種故障模式的容錯能力不足的問題，提出了一種功率開關(guān)管冗余的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制策略，并應(yīng)用到并網(wǎng)微網(wǎng)中，解決傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)逆變器功率開關(guān)解決不了的六種組合故障模式，實(shí)現(xiàn)了功率開關(guān)管單管開路、單管短路、單橋臂開路、單橋臂短路、兩橋臂開路、兩橋臂短路故障的容錯能力，使得逆變器發(fā)生上述六種故障模式后，仍能正常運(yùn)行，不需要因?yàn)槟孀兤鞴收隙鴮⑽⒕W(wǎng)從主電網(wǎng)中切除，仍能正常運(yùn)行，提升了傳統(tǒng)功率開關(guān)管冗余逆變器的百分之六十的容錯能力。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種應(yīng)用于并網(wǎng)微網(wǎng)的冗余結(jié)構(gòu)容錯逆變器及其控制策略，其特征在于，包括一個直流電壓源和一個并聯(lián)的電容和四個并聯(lián)橋臂，所述的四個并聯(lián)橋臂構(gòu)成功率開關(guān)管冗余的逆變器。