[发明专利]一种提升电力电子变压器容错能力的控制方法

说明书

本发明公开了一种提升电力电子变压器容错能力的控制方法，属于电力电子变压器控制技术领域。其技术方案包括实时检测及比较各CHB模块输出电压、DC‑DC模块变压器副边的电压以及直流母线电压，如果前者大于额定值的1.2倍且后者绝对值小于直流母线电压的0.8倍，认为DC‑DC前级发生开路故障；同时通过在器件前级串联电阻上的电压判断器件是否发生短路故障。当判断出DC‑DC模块器件发生开路故障或者短路故障时，通过合理改变电力电子变压器传输的有功功率指令及各DC‑DC模块运行状态来提高设备对DC‑DC模块器件开路及短路故障的容错能力。本发明应用于电力电子变压器可靠运行方面，解决容错问题，具有提高容错能力，提升设备可靠性效果。

技术领域

本发明涉及电力电子变压器控制技术领域，尤其涉及一种提升电力电子变压器容错能力的控制方法。

背景技术

一种提升电力电子变压器容错能力的控制方法主要应用于新型的电力电子变压器控制方案。相比传统电力变压器，电力电子变压器不仅能实现电压等级变换、电气隔离和能量传递等功能，还能实现潮流控制、电能质量控制等额外功能。包含谐振式DAB的电力电子变压器具有较高的运行效率及良好的动态性能，但是其容错能力远低于大多数闭环DC/DC变换器。在电力电子变压器运行中会由于开关器件失效引起器件故障，包含开路或者短路故障。

传统的容错方案通过增加冗余开关旁路故障模块实现容错，该方案需额外增加硬件，且可冗余的数目受限，会增加系统的成本及体积，降低系统运行可靠性。

发明内容

本发明针对上述缺陷及需求，提供了一种提升电力电子变压器容错能力的控制方法，在保持DC-DC级开环控制较高的运行效率、快速的动态响应下，可很好的提升设备的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

1、一种提升电力电子变压器容错能力的控制方法，所述的方法包括如下步骤：

(1)电力电子变压器前级每相采用N个H桥级联的模式来实现AC-DC变换，每个H桥的输出连接一个谐振式双有源桥实现DC-DC变换，3N个双有源桥输出并联后接逆变器实现DC-AC变换；其中AC-DC环节采用双闭环矢量控制实现对有功功率及无功功率的闭环控制；中间DC-DC环节采用开环定频控制；后级DC-AC 环节采用双闭环矢量控制以实现对直流母线电压及无功功率的闭环控制；

(2)检测各前级H桥模块的输出电压、DC-DC环节的输出电压及直流母线电压，判断是否前者大于额定值的1.2倍且同时后者小于直流母线电压的0.8 倍；是则认为该模块前级发生器件开路故障，记录发生故障的DC-DC模块的编号及其数量n1，并顺序执行步骤(3)，且继续检测并比较前级H桥模块的输出电压、各模块DC-DC环节的输出电压及直流母线电压；否则执行步骤(4)；

(3)根据统计的发生器件断路故障的DC-DC模块的数量n1，修改传输的有功功率指令，仍采用步骤(1)中的双闭环矢量控制来实现对传输有功功率及无功功率的控制；正常模块的DC-DC环节采用开环定频控制，故障模块工作于拓扑重组的模式；后级DC-AC环节仍采用步骤(1)中相应的双闭环矢量控制来实现直流母线电压和无功功率的闭环控制；

(4)根据IGBT开关前级串联电阻的电压来判断器件是否发生短路故障，若发生记录发生故障的DC-DC模块的编号及其数量n2，并顺序执行步骤(5)；否者执行步骤(1)；

(5)根据统计的发生器件短路故障的DC-DC模块的数量n2，修改传输的有功功率指令，仍采用步骤(1)中的双闭环矢量控制来实现对传输有功功率及无功功率的控制；正常模块的DC-DC环节采用开环定频控制，故障模块工作于拓扑重组模式；后级DC-AC环节仍采用步骤(1)中相应的双闭环矢量控制来实现直流母线电压和无功功率的闭环控制；