[發明專利]一種提升電力電子變壓器容錯能力的控制方法

在審

• 申請號: 202010147649.1
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111934559A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 紀華麗;李建勛;徐鵬飛;范建華;李鴻儒
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M3/335;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種提升電力電子變壓器容錯能力的控制方法，屬于電力電子變壓器控制技術領域。其技術方案包括實時檢測及比較各CHB模塊輸出電壓、DC?DC模塊變壓器副邊的電壓以及直流母線電壓，如果前者大于額定值的1.2倍且后者絕對值小于直流母線電壓的0.8倍，認為DC?DC前級發生開路故障；同時通過在器件前級串聯電阻上的電壓判斷器件是否發生短路故障。當判斷出DC?DC模塊器件發生開路故障或者短路故障時，通過合理改變電力電子變壓器傳輸的有功功率指令及各DC?DC模塊運行狀態來提高設備對DC?DC模塊器件開路及短路故障的容錯能力。本發明應用于電力電子變壓器可靠運行方面，解決容錯問題，具有提高容錯能力，提升設備可靠性效果。

技術領域

本發明涉及電力電子變壓器控制技術領域，尤其涉及一種提升電力電子變壓器容錯能力的控制方法。

背景技術

一種提升電力電子變壓器容錯能力的控制方法主要應用于新型的電力電子變壓器控制方案。相比傳統電力變壓器，電力電子變壓器不僅能實現電壓等級變換、電氣隔離和能量傳遞等功能，還能實現潮流控制、電能質量控制等額外功能。包含諧振式DAB的電力電子變壓器具有較高的運行效率及良好的動態性能，但是其容錯能力遠低于大多數閉環DC/DC變換器。在電力電子變壓器運行中會由于開關器件失效引起器件故障，包含開路或者短路故障。

傳統的容錯方案通過增加冗余開關旁路故障模塊實現容錯，該方案需額外增加硬件，且可冗余的數目受限，會增加系統的成本及體積，降低系統運行可靠性。

發明內容

本發明針對上述缺陷及需求，提供了一種提升電力電子變壓器容錯能力的控制方法，在保持DC-DC級開環控制較高的運行效率、快速的動態響應下，可很好的提升設備的可靠性。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

1、一種提升電力電子變壓器容錯能力的控制方法，所述的方法包括如下步驟：

(1)電力電子變壓器前級每相采用N個H橋級聯的模式來實現AC-DC變換，每個H橋的輸出連接一個諧振式雙有源橋實現DC-DC變換，3N個雙有源橋輸出并聯后接逆變器實現DC-AC變換；其中AC-DC環節采用雙閉環矢量控制實現對有功功率及無功功率的閉環控制；中間DC-DC環節采用開環定頻控制；后級DC-AC 環節采用雙閉環矢量控制以實現對直流母線電壓及無功功率的閉環控制；

(2)檢測各前級H橋模塊的輸出電壓、DC-DC環節的輸出電壓及直流母線電壓，判斷是否前者大于額定值的1.2倍且同時后者小于直流母線電壓的0.8 倍；是則認為該模塊前級發生器件開路故障，記錄發生故障的DC-DC模塊的編號及其數量n1，并順序執行步驟(3)，且繼續檢測并比較前級H橋模塊的輸出電壓、各模塊DC-DC環節的輸出電壓及直流母線電壓；否則執行步驟(4)；

(3)根據統計的發生器件斷路故障的DC-DC模塊的數量n1，修改傳輸的有功功率指令，仍采用步驟(1)中的雙閉環矢量控制來實現對傳輸有功功率及無功功率的控制；正常模塊的DC-DC環節采用開環定頻控制，故障模塊工作于拓撲重組的模式；后級DC-AC環節仍采用步驟(1)中相應的雙閉環矢量控制來實現直流母線電壓和無功功率的閉環控制；

(4)根據IGBT開關前級串聯電阻的電壓來判斷器件是否發生短路故障，若發生記錄發生故障的DC-DC模塊的編號及其數量n2，并順序執行步驟(5)；否者執行步驟(1)；

(5)根據統計的發生器件短路故障的DC-DC模塊的數量n2，修改傳輸的有功功率指令，仍采用步驟(1)中的雙閉環矢量控制來實現對傳輸有功功率及無功功率的控制；正常模塊的DC-DC環節采用開環定頻控制，故障模塊工作于拓撲重組模式；后級DC-AC環節仍采用步驟(1)中相應的雙閉環矢量控制來實現直流母線電壓和無功功率的閉環控制；