[發明專利]一種大功率NPC三電平逆變器功率模塊電流在線檢測方法

有效

• 申請號: 201811163571.1
• 申請日: 2018-10-01
• 公開（公告）號: CN109444621B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 譚國俊;張經緯;耿程飛;葉宗彬
• 申請（專利權）人: 徐州中礦大傳動與自動化有限公司
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R19/25
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明提供一種大功率NPC三電平逆變器功率模塊電流在線檢測方法，包括以下步驟：步驟一，檢測每相正、負母線與負載電流，以及正、負母線電流變化速率；步驟二，統計單相電路存在的電流路徑；步驟三，根據單相負載電流方向，建立單相拓撲中正、負母線和負載電流與4個IGBT模塊和2個鉗位二極管模塊電流的關系模型；步驟四，將短路故障進行分類并統計單相電路可能發生的短路電流路徑；步驟五，檢測短路電流，根據檢測電流的突變特性，建立短路電流路徑識別規則；該檢測方法簡單，能夠精確得出每個模塊的開關瞬態電流，同時在逆變器發生短路故障時，檢測系統能夠迅速識別故障線路，提高短路故障診斷效率。

技術領域

本發明涉及電力電子器件檢測領域，尤其涉及一種大功率NPC三電平逆變器功率模塊電流在線檢測方法。

背景技術

NPC三電平拓撲是目前大功率逆變系統中應用非常廣泛的拓撲結構，其較為復雜的控制算法和拓撲結構增加了功率模塊可靠運行的難度。在系統調試時，通常僅檢測負載輸出電壓和電流來觀察系統的運行狀態，卻忽略了對系統內部功率模塊的檢測，不利于準確評估系統運行的可靠性。功率模塊的電流提供了開關瞬態過沖和振蕩特性，可用來評估功率模塊工作狀況，是功率模塊的重要參數，因而有必要對其電流進行在線檢測。傳統的電流檢測方法是對功率模塊進行單獨檢測，然而NPC型三電平單相拓撲共有4個IGBT模塊和2個鉗位二極管模塊共6個功率模塊，若同時對三相拓撲的每個功率模塊進行獨立檢測，則共需要18個電流檢測單元，無疑增加了系統檢測的成本。

此外系統短路故障是影響系統可靠性的重要因素，當系統發生短路故障時，短路故障引發的二次故障時常會增加系統故障診斷的難度，傳統的短路檢測方法僅是對短路進行快速保護，并不能對短路狀態進行檢測，因而當短路保護電路出現問題導致較為嚴重的破壞性故障時，很難快速的找出引發短路故障的原因。

發明內容

本發明目的在于提供一種大功率NPC三電平逆變器功率模塊電流在線檢測方法，旨在解決上述問題，本發明既能夠減少電流檢測單元，又能夠精確的將每個模塊電流計算出來，當發生短路故障時，本發明能夠檢測短路電流并準確判斷發生短路故障的電流路徑。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種大功率NPC三電平逆變器功率模塊電流在線檢測方法，包括以下步驟：

步驟一，檢測每相正、負母線與負載電流，以及正、負母線電流變化速率；

步驟二，統計單相電路存在的電流路徑；

步驟三，根據單相負載電流方向，建立單相拓撲中正、負母線和負載電流與4個IGBT模塊和2個鉗位二極管模塊電流的關系模型；

步驟四，將短路故障進行分類并統計單相電路可能發生的短路電流路徑；

步驟五，檢測短路電流，根據檢測電流的突變特性，建立短路電流路徑識別規則。

所述步驟一中，為了能夠得到精確功率模塊開關瞬態電流，需要采用高測量帶寬的羅氏線圈及其傳感電路進行電流和電流變化速率的檢測；因為三相負載電流之和為零，為減少電流檢測單元，僅需測量任意兩相負載電流，另一相的負載電流為其他兩相負載電流之和的負數。