[發明專利]一種MMC構成的柔性互聯裝置子模塊開路故障診斷方法

在審

• 申請號: 202210199718.2
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114706015A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 李穎;李慶生;王永軍;田雨;楊永祥;王磊;呂波;劉峰;陳青;賓峰;徐進;唐乾;任佳寬;羅寧
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: G01R31/54
• 分類號: G01R31/54;G01R31/26
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 朱寶慶

本發明公開了一種MMC構成的柔性互聯裝置子模塊開路故障診斷方法包括：基于模型預測算法計算出MMC系統中各子模塊電容電壓預測值；計算出橋臂子模塊預測電容電壓值中位數；計算傳感器采集到的實際電容電壓與橋臂預測電容電壓中位數相對誤差，并將所述相對誤差逐段累加，得到誤差累加值；將所述誤差累加值與所設閾值比較，實現子模塊故障診斷。本發明避免了直接分析子模塊電容電壓與模型預測電容電壓隨機誤差，并且中位數可以反應預測電容電壓的整體變化趨勢且不受故障SM的影響，因此本發明同樣適用于同橋臂多處IGBT發生開路故障的情況，故障定位時間大幅縮短，具有高效快速性。

技術領域

本發明涉及電力電子及電力系統應用技術領域，具體為一種MMC構成的柔性互聯裝置子模塊開路故障診斷方法。

背景技術

近些年，為滿足高質量電力的供應需求，柔性直流技術逐漸擴展到配電層面。其中，針對現有配電一次設備大多受容量、調節次數和連續性等限制的不足，提出了柔性互聯設備的概念，包括環網潮流控制器、環網功率平衡器、智能軟開關(softopenpoint，SOP)、柔性直流環節(DClink)等。

兩電平/三電平VSC由于結構與控制方法相對簡單且成本較低，已在中、低壓配電系統及風力發電系統中得到應用。然而，隨著柔性互聯逐漸向中、高壓配電層面展開，兩電平/三電平的拓撲結構無法滿足高電壓、大容量及高質量輸出波形的傳輸要求。

模塊化多電平換流器(modularmultilevelconverter，MMC)具有低損耗、低占地面積、低諧波含量、不需開關器件直接串聯等優點，同時，MMC具備的模塊化特點更利于規模化生產與組裝。2016年，南瑞繼保電氣有限公司成功研制了20kV～20MV的MMC樣機，為我國配電網的柔性互聯化推廣提供了良好基礎。

由于MMC系統中含有大量的電力電子開關器件，而電力半導體器件被認為是電力電子系統中最脆弱的零部件之一。據估計，在功率轉換過程中有38％的故障是由半導體器件故障造成的。總的來說,半導體開關器件故障可分為短路故障和開路故障。短路故障破化性強，可能會快速損壞子模塊,驅動電路與短路保護電路相連，在故障發生時可以快速檢測到該故障并立即關閉設備。相對而言，開路故障不會立即損壞子模塊，可能會保持很長時間且不能被檢測到。

針對MMC子模塊IGBT開路故障定位，目前一些診斷方法可以快讀檢測和定位開路故障子模塊，但只能定位單個IGBT開路故障，對于橋臂出現多個IGBT故障情況不能適用，具有一定的局限性；或是可有效解決一個或多個子模塊IGBT開路故障，但是子模塊電容電壓增加到所給閾值需要時間長，因而故障定位所需時間較長，定位快速性差。在MMC系統中，在進行輸出功率或電流控制外，還應同時實現子模塊電容器的電壓平衡和環流控制。

目前的子模塊IGBT開路故障定位方法大多只能進行單個子模塊IGBT開路故障診斷，不能快速的進行多個子模塊IGBT開路故障診斷和對于全部故障類型進行有效檢測和診斷，故障定位閾值選定困難、步驟較多且復雜度高。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明解決的技術問題是：目前的子模塊IGBT開路故障定位方法大多只能進行單個子模塊IGBT開路故障診斷，不能快速的進行多個子模塊IGBT開路故障診斷和對于全部故障類型進行有效檢測和診斷，故障定位閾值選定困難、步驟較多且復雜度高的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種MMC構成的柔性互聯裝置子模塊開路故障診斷方法，包括：

基于模型預測算法計算出MMC系統中各子模塊電容電壓預測值；