[發明專利]一種用于二極管鉗位三電平級聯逆變器的系統重構方法

在審

• 申請號: 201810730588.4
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108880314A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 何曉瓊;韓鵬程;任海軍;劉余家;舒澤亮
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/487
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種用于二極管鉗位三電平級聯逆變器的系統重構方法，其中二極管鉗位三電平級聯逆變器N個功率模塊中，每個功率模塊的第一橋臂和第二橋臂對應的載波相位相差π，相鄰兩個功率模塊中第一橋臂的對應載波之間移相角為相鄰兩個功率模塊中第二橋臂的對應載波之間移相角為當二極管鉗位三電平級聯逆變器中的n個功率模塊中有功率開關器件發生開路故障時，將n個故障的功率模塊旁路；再將正常工作的N?n個功率模塊中第一橋臂的對應載波之間移相角切換為將正常工作的N?n個功率模塊中第二橋臂的對應載波之間移相角切換為本發明能夠使得二極管鉗位三電平級聯逆變器的控制更加靈活，減小輸出電壓的諧波含量，確保輸出電能質量的可靠。

技術領域

本發明涉及一種用于二極管鉗位三電平級聯逆變器的系統重構方法，尤其是在以FPGA(Field-Programmable Gate Array，即現場可編程門陣列)、DSP(Digital SignalProcessing，數字信號處理)等數字芯片為控制芯片的電力電子領域中的應用。

背景技術

隨著工業社會發展的需要，級聯逆變器在高壓變頻調速、靜止無功補償、電力有源濾波器等領域中得到廣泛應用。級聯逆變器可保證輸出波形的THD(總諧波失真)值小，所需功率開關器件的電壓應力低。但由于采用了較多的功率開關器件，導致級聯系統的結構和控制復雜度增加，從而增大了系統功率開關器件的故障發生率。功率開關器件的短路故障一般采用硬件電路進行處理或加入快速熔絲將短路故障轉化為開路故障，利用開路故障的診斷方法進行處理。當診斷出開路故障時，需及時處理以免發展為更大的故障。

H橋級聯逆變器傳統的故障處理方法為屏蔽發生故障的模塊，把另外兩相與故障模塊相應的非故障H橋模塊也脫離主電路，從而保證三相輸出相電壓幅值相同，實現降容運行。為充分利用非故障單元的輸出能力，對級聯系統開關狀態進行分析，采用空間矢量調制保證調整開關狀態后的電壓矢量軌跡仍然保持圓形。

二極管鉗位三電平級聯逆變器相較于H橋級聯逆變器，可以利用其拓撲結構優勢以耐低壓等級的功率開關器件實現高壓大功率的輸出，但現有技術中對于二極管鉗位三電平級聯逆變器故障后的系統重構方法研究較少。

發明內容

針對現有技術中對于二極管鉗位三電平級聯逆變器故障后的系統重構方面的不足之處，本發明針對二極管鉗位三電平級聯逆變器采用較多的功率開關器件而導致系統出現故障的問題，提出了一種基于載波移相的系統重構方法，能夠確保系統在出現開路故障時經過重構仍能在保證輸出電能質量的情況下安全可靠地運行。

本發明的技術方案為：

一種用于二極管鉗位三電平級聯逆變器的系統重構方法，所述二極管鉗位三電平級聯逆變器包括N個功率模塊，其中N為正整數；每個所述功率模塊中包括第一橋臂和第二橋臂，每個所述功率模塊中的第一橋臂的載波和第二橋臂的載波相位相差π，相鄰兩個所述功率模塊中第一橋臂的對應載波之間的移相角為相鄰兩個所述功率模塊中第二橋臂的對應載波之間的移相角為

所述系統重構方法包括如下步驟：

步驟一：當所述二極管鉗位三電平級聯逆變器中的n個功率模塊中有功率開關器件發生開路故障時，將所述n個故障的功率模塊旁路，其n為小于N的正整數；

步驟二：將正常工作的N-n個功率模塊中第一橋臂的對應載波之間的移相角切換為將正常工作的N-n個功率模塊中第二橋臂的對應載波之間的移相角切換為

具體的，對于單個發生開路故障的功率模塊，當開路故障僅發生在所述第一橋臂或第二橋臂的上半橋臂時，將發生開路故障的功率模塊中第一橋臂和第二橋臂的上半橋臂的功率開關器件全部關斷，同時將第一橋臂和第二橋臂中下半橋臂的功率開關器件全部導通形成回路將該功率模塊旁路；當開路故障僅發生在所述第一橋臂或第二橋臂的下半橋臂時，將發生開路故障的功率模塊中第一橋臂和第二橋臂的下半橋臂的功率開關器件全部關斷，同時將第一橋臂和第二橋臂中上半橋臂的功率開關器件全部導通形成回路將該功率模塊旁路。