[发明专利]一种用于二极管钳位三电平级联逆变器的系统重构方法

说明书

一种用于二极管钳位三电平级联逆变器的系统重构方法，其中二极管钳位三电平级联逆变器N个功率模块中，每个功率模块的第一桥臂和第二桥臂对应的载波相位相差π，相邻两个功率模块中第一桥臂的对应载波之间移相角为相邻两个功率模块中第二桥臂的对应载波之间移相角为当二极管钳位三电平级联逆变器中的n个功率模块中有功率开关器件发生开路故障时，将n个故障的功率模块旁路；再将正常工作的N‑n个功率模块中第一桥臂的对应载波之间移相角切换为将正常工作的N‑n个功率模块中第二桥臂的对应载波之间移相角切换为本发明能够使得二极管钳位三电平级联逆变器的控制更加灵活，减小输出电压的谐波含量，确保输出电能质量的可靠。

技术领域

本发明涉及一种用于二极管钳位三电平级联逆变器的系统重构方法，尤其是在以FPGA(Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)、DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)等数字芯片为控制芯片的电力电子领域中的应用。

背景技术

随着工业社会发展的需要，级联逆变器在高压变频调速、静止无功补偿、电力有源滤波器等领域中得到广泛应用。级联逆变器可保证输出波形的THD(总谐波失真)值小，所需功率开关器件的电压应力低。但由于采用了较多的功率开关器件，导致级联系统的结构和控制复杂度增加，从而增大了系统功率开关器件的故障发生率。功率开关器件的短路故障一般采用硬件电路进行处理或加入快速熔丝将短路故障转化为开路故障，利用开路故障的诊断方法进行处理。当诊断出开路故障时，需及时处理以免发展为更大的故障。

H桥级联逆变器传统的故障处理方法为屏蔽发生故障的模块，把另外两相与故障模块相应的非故障H桥模块也脱离主电路，从而保证三相输出相电压幅值相同，实现降容运行。为充分利用非故障单元的输出能力，对级联系统开关状态进行分析，采用空间矢量调制保证调整开关状态后的电压矢量轨迹仍然保持圆形。

二极管钳位三电平级联逆变器相较于H桥级联逆变器，可以利用其拓扑结构优势以耐低压等级的功率开关器件实现高压大功率的输出，但现有技术中对于二极管钳位三电平级联逆变器故障后的系统重构方法研究较少。

发明内容

针对现有技术中对于二极管钳位三电平级联逆变器故障后的系统重构方面的不足之处，本发明针对二极管钳位三电平级联逆变器采用较多的功率开关器件而导致系统出现故障的问题，提出了一种基于载波移相的系统重构方法，能够确保系统在出现开路故障时经过重构仍能在保证输出电能质量的情况下安全可靠地运行。

本发明的技术方案为：

一种用于二极管钳位三电平级联逆变器的系统重构方法，所述二极管钳位三电平级联逆变器包括N个功率模块，其中N为正整数；每个所述功率模块中包括第一桥臂和第二桥臂，每个所述功率模块中的第一桥臂的载波和第二桥臂的载波相位相差π，相邻两个所述功率模块中第一桥臂的对应载波之间的移相角为相邻两个所述功率模块中第二桥臂的对应载波之间的移相角为

所述系统重构方法包括如下步骤：

步骤一：当所述二极管钳位三电平级联逆变器中的n个功率模块中有功率开关器件发生开路故障时，将所述n个故障的功率模块旁路，其n为小于N的正整数；

步骤二：将正常工作的N-n个功率模块中第一桥臂的对应载波之间的移相角切换为将正常工作的N-n个功率模块中第二桥臂的对应载波之间的移相角切换为

具体的，对于单个发生开路故障的功率模块，当开路故障仅发生在所述第一桥臂或第二桥臂的上半桥臂时，将发生开路故障的功率模块中第一桥臂和第二桥臂的上半桥臂的功率开关器件全部关断，同时将第一桥臂和第二桥臂中下半桥臂的功率开关器件全部导通形成回路将该功率模块旁路；当开路故障仅发生在所述第一桥臂或第二桥臂的下半桥臂时，将发生开路故障的功率模块中第一桥臂和第二桥臂的下半桥臂的功率开关器件全部关断，同时将第一桥臂和第二桥臂中上半桥臂的功率开关器件全部导通形成回路将该功率模块旁路。