[发明专利]一种电力电子变压器的故障冗余保护系统与故障切除方法

摘要

本发明涉及一种电力电子变压器的故障冗余保护系统与故障切除方法。该系统采用N个功率变换单元和1个冗余备用单元，N+1个单元输入串联、输出并联，其中冗余备用单元的H桥变换器通过输入旁路接触器、或者开通一对上开关管、或下开关管对整个冗余备用单元进行旁路，冗余备用单元的DC/DC变换器工作在功率反向的模式下，给H桥变换器的输出侧直流支撑电容充电维持电压稳定。本发明的故障切除方法包括三部分：对故障单元的隔离、对冗余备用单元H桥变换器控制切换与对冗余备用单元DC/DC变换器控制切换。本发明能有效提高DC/DC变换器的稳定性与可靠性，降低故障切换过程中电气冲击，简化故障切除操作复杂度，实现电力电子变压器安全可靠的故障冗余保护。

主权项

1.一种电力电子变压器的故障切除方法，应用电力电子变压器的故障冗余保护系统，系统包括：N个功率变换单元与一个冗余备用单元，所述功率变换单元包括一个H桥变换器和一个中/高频隔离型DC/DC变换器，所述冗余备用单元包括一个H桥变换器和一个中/高频隔离型DC/DC变换器；所述N+1个单元的输入端串联连接，输出端并联连接；所述N+1个H桥变换器的输入端串联连接，输出端互不相连；每个DC/DC变换器的输入端与相应的H桥变换器的输出端连接，所述N+1个DC/DC变换器的输出端并联连接；所述第一个功率变换单元的H桥变换器的输入端口P1通过电感、分离接触器(8)和受电弓与接触网连接；所述分离接触器(8)与闭合输入接触器(6)和预充电电阻(7)的串联支路并联；所述冗余备用单元的H桥变换器的输入端口QN+1与钢轨连接；所述每个DC/DC变换器的输入端连接有输入支撑电容Cdci，输出端连接有输出支撑电容Coi；所述输入支撑电容Cdci为H桥变换器的输出滤波电容；i＝1,2,…,N+1；所述冗余备用单元输入端串联端口采用H桥变换器的一对上管IGBT1(1)、上管IGBT2(2)或者一对下管IGBT3(3)、下管IGBT4(4)或输入侧的旁路接触器(5)进行旁路，所述冗余备用单元的H桥变换器不工作，不进行正向功率传输；其特征在于，包括以下步骤：步骤1：当电力电子变压器第i个单元发生故障时，故障单元i通过冗余备用单元输入侧的旁路接触器(5)或H桥变换器的一对上管IGBT1(1)、上管IGBT2(2)或者一对下管IGBT3(3)、下管IGBT4(4)进行旁路，并封锁其余IGBT的控制脉冲，故障单元i的H桥变换器和DC/DC变换器停止工作；步骤2：在对冗余备用单元的H桥变换器控制切换时，将故障单元i的中间直流侧采样电压值vdci替换为冗余备用单元的中间直流侧采样电压值vdcN+1，将故障单元i的H桥变换器控制电压信号vcontroli直接发送给冗余备用单元，由冗余备用单元对控制电压信号进行调制；步骤3：在对冗余备用单元的DC/DC变换器控制切换时，将冗余备用单元的控制对象从中间直流侧电压vdcN+1变为输出电压v0，将输出电压v0作为控制对象，在故障单元i进行切换时，将故障单元i的DC/DC变换器移相值发送给冗余备用单元，由冗余备用单元对移相值进行调制。