[發(fā)明專利]一種診斷HBSM內(nèi)部IGBT開路故障的新方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910014615.2
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109541377A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊曉明;毛安家;陳聰
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/26;G01R31/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種診斷HBSM內(nèi)部IGBT開路故障的新方法，該方法需要獲得MMC中半橋子模塊HBSM的工作狀態(tài)S_n、測量得到各子模塊電容電壓u_cn，并對u_cn進(jìn)行微分得到各子模塊電容電流i_cn，再對i_cn進(jìn)行積分得到任一工作狀態(tài)下子模塊輸出電壓u_SMn，之后利用S_n、u_cn和u_SMn計算參數(shù)λ_n的值，若λ_n＝0或3，說明第n個HBSM處于正常工作狀態(tài)；若λ_n＝2，說明第n個HBSM中T_1n發(fā)生開路；若λ_n＝1，說明第n個HBSM中T_2n發(fā)生開路。本發(fā)明需要的MMC中的參數(shù)只有各個HBSM的工作狀態(tài)S_n及電容電壓u_cn，采用的計算公式形式簡單，計算結(jié)果清晰明了，λ_n僅有0、1、2和3這四種數(shù)值。因此，該種方法可以在使用盡量少的參數(shù)的前提下，實(shí)現(xiàn)快速、有效地定位發(fā)生故障的HBSM及IGBT，該方法可為MMC本體內(nèi)部故障診斷及保護(hù)配置提供參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于MMC本體內(nèi)部保護(hù)配置領(lǐng)域，具體涉及一種HBSM內(nèi)部IGBT開路故障診斷的新方法。

背景技術(shù)

模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)是基于電壓源換流器直流輸電(voltage-sourced converter based HVDC，VSC-HVDC)的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的兩電平或三電平VSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，MMC具有可以降低器件開關(guān)頻率，減小器件的電壓變化率和電流變化率，進(jìn)而降低器件的損耗和均壓難度等優(yōu)點(diǎn)，其已成為HVDC領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和研究熱點(diǎn)。

子模塊是MMC中的“功率單元，它主要承擔(dān)了兩電平換流器直流側(cè)電容支撐直流電壓的作用，并且還通過子模塊中全控器件的開關(guān)決定了換流器交流側(cè)輸出電壓的波形質(zhì)量。子模塊可以分為半橋子模塊(Half Bridge Sub-module，HBSM)、全橋子模塊(FullBridge Sub-module，F(xiàn)BSM)和雙箝位子模塊(Clamping Double Sub-module，CDSM)。其中基于半橋子模塊HBSM的MMC在工程實(shí)際中最為常用，故本發(fā)明主要研究HBSM中IGBT開路的情況。

HBSM中IGBT開路會使MMC橋臂產(chǎn)生較大的換流，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此快速診斷及定位HBSM中IGBT的開路故障是非常有必要的。目前，國內(nèi)外研究HBSM中IGBT開路故障診斷方法的文獻(xiàn)很少，李探等(李探，趙成勇，李路遙，等，MMC-HVDC子模塊故障診斷與就地保護(hù)策略[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2014，34(10)：1641-1649.)利用故障診斷指標(biāo)實(shí)現(xiàn)HBSM中IGBT開路故障的診斷，雖然計算時間較短，但是所需參數(shù)較多；于泳等(于泳，蔣生成,楊榮峰，等.變頻器IGBT開路故障的診斷方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2010,30(6):1-6.)雖然提出了變頻器中IGBT開路故障的診斷策略，但其僅針對兩電平變頻器，不能直接應(yīng)用于HBSM；Shao S等(Shao S，Wheeler P，Clare J，et al.Fault detection for multilevelconverters based on sliding mode observe[J].IEEE Trans.On Power Electronics,2013.)對MMC提出一種基于滑模觀測器的HBSM中IGBT開路故障的診斷策略，該策略雖然對器件參數(shù)的不確定性和測量誤差與延時均具有較好的免疫能力，但是故障診斷的過程耗時較長；

因此，有必要尋找更加快速、精確、使用參數(shù)更少的方法來對HBSM中IGBT開路故障進(jìn)行診斷，研究成果可為MMC本體內(nèi)部保護(hù)配置提供參考。

發(fā)明內(nèi)容