[发明专利]变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法

说明书

本发明提供一种变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法，通过变流器的控制器在判断应答信号的值为1时，输出表征短路或者驱动副边欠压的故障停机信号；并在应答信号的值不为1时，判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；其中，通断命令的值为1时表征控制器使能相应开关管导通，而检测信号的值为1时表征相应开关管导通；若各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值并不一一对应相同，则说明存在至少一个开关管发生导通或者关断异常情况，其中包括开路失效的情况；此时，控制器将会输出相应开关管的异常告警信号，以将相应的问题进行上报，使相应开关管得到及时维修或更换，进而实现对于开关管的开路失效保护。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法。

背景技术

如图1所示的大功率风能变流器，包括电机侧整流器、直流母线电容及电网侧逆变器；在正常运行时，其直流侧电压稳定；但电网发生故障时，其直流侧电压会升高，为保护设备正常运行，变流器通常采用添加撬棒电路来抑制直流母线电压，从而防止直流过压。

由于变流器功率等级在5MW以上，而撬棒功率需要大于变流器额定功率，但单个功率器件不能完成如此大功率的能量泄放，因此，现有技术中通常采用多组撬棒单元并联使用，如图2所示的三电平撬棒电路。其控制逻辑为：当正母线电压高于触发值时，IGBT开关管G₁和G_k-1同时导通，直流母线电压分别通过撬棒电阻R₁和R_k-1放电；当正母线电压低于下限值时，IGBT开关管G₁和G_k-1同时关断；同样，当负母线电压高于触发值时，IGBT开关管G₂和G_k同时导通，直流母线电压分别通过撬棒电阻R₂和R_k放电；当负母线电压低于下限值时，IGBT开关管G₂和G_k同时关断。

为了保证撬棒电路的可靠性，需要对撬棒电路进行状态检测，目前通常设置IGBT开关管在出现短路和驱动副边欠压时返回应答信号FA，在检测到IGBT开关管返回的应答信号FA时，认为撬棒单元故障，从而完成系统保护。但是，采用图2所示的撬棒单元并联方案时，如果某一个IGBT开关管出现开路失效情况，则相应的直流母线电压无法通过该支路进行放电，将会使变流器在无法得知该问题的情况下继续运行，影响该撬棒电路对于直流母线电压过压的抑制效果，进而影响变流器的稳定运行。

发明内容

本发明提供一种变流器、撬棒电路及其状态检测方法和控制方法，以解决现有技术中无法对于IGBT开关管进行开路失效保护的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种撬棒电路的状态检测方法，应用于变流器中的控制器；所述撬棒电路包括：两输入端均与所述变流器正母线电容的两端相连的N个撬棒单元，和，两输入端均与所述变流器负母线电容的两端相连的另外N个撬棒单元；N为正整数；所述撬棒单元包括：反向串联的开关管和二极管，与所述二极管并联的撬棒电阻，两个输入端分别与所述撬棒电阻的两端相连的电压转换板；所述电压转换板的输出端输出检测信号至所述控制器；所述检测信号的值为1时表征相应开关管导通，为0时表征相应开关管关断；各个开关管的控制端一一对应接收所述控制器输出的各个通断命令，所述通断命令的值为1时表征所述控制器使能相应开关管导通，为0时表征所述控制器使能相应开关管关断；所述撬棒电路的状态检测方法包括：

判断各个开关管的应答信号的值是否为1；在相应开关管短路或者驱动副边欠压时，所述应答信号的值为1；

若存在开关管的应答信号的值为1，则输出故障停机信号；

若各个开关管的应答信号的值均不为1，则判断各个开关管的通断命令与相应电压转换板的检测信号的值是否相同；