[发明专利]三电平NPC逆变器开关器件在线监测时段调制波重构法

说明书

本发明公开了一种三电平NPC逆变器开关器件在线监测时段调制波重构法。该发明提出的调制波重构法，利用待测开关器件的冗余状态，为实现三电平NPC逆变器开关器件的在线监测制造了监测条件。该发明确保了在对三电平NPC逆变器开关器件在线监测时，待测系统与监测系统的安全性，满足逆变器各功率器件的正常工作原则，从而不会发生外部监测电路与逆变器主电路的短路故障。该发明提出的调制波重构法对逆变器本身运行的影响程度最小，对负载电流波形的电能质量影响最小。该发明提出的调制波重构法简单直观，易于操作。

技术领域

本发明涉及一种三电平NPC逆变器调制波重构法，尤其是一种三电平NPC逆变器开关器件在线监测时段调制波重构法。

背景技术

多电平逆变器技术通过改进变换器的拓扑结构，实现了高压大功率输出。它能改善输出电压波形，减小开关损耗，无需升降压变压器和均压电路。在相同的直流母线电压条件下，比两电平逆变器的应力大大减小了，这能改善装置的EMI特性。目前，多电平逆变器已在高压大功率变频调速系统、电力系统有源滤波和动态无功补偿等领域都得到了广泛应用，未来还可能在更加关键的国防军事系统和影响国民经济的环节中广泛应用。然而，随着多电平逆变器的电平数增加，其开关器件的数量也显著增加，导致逆变器系统运行状态的可靠性在降低，任何一个器件的故障都有可能导致整个电路停止工作，甚至会影响到其他电路的安全，造成不可估量的经济损失。

相关数据统计显示，功率变换器故障在电力电子系统所有电气设备故障总数中，占比例较高，而IGBT模块是功率变换器的主要部件，因此IGBT失效而导致功率变流器的故障率也较高。经相关研究统计表明，基于电力电子装置中IGBT模块的故障比例高达31％。多电平逆变器中最为典型和应用最广泛的就是三电平NPC逆变器。因此，功率器件的在线监测对于提高三电平NPC逆变器的可靠性尤为重要。

题为“一种IGBT在线检测装置”的中国发明专利文献(CN207832955U)提供一种IGBT在线检测装置新型结构简单，新颖独特，体积小，携带使用方便，但是没有具体说明实现在线监测的时候，外部条件是否需要调整与配合，从而达到待测系统与监测系统的适配。

题为“NPC型三电平逆变器可靠性在线监测系统及方法”的中国发明专利文献(CN105337523B)介绍了较为完整的NPC型三电平逆变器可靠性在线监测系统及方法，但是没有具体说明在在线监测时段中，逆变器需要如何调整从而实现逆变器与在线监测系统间的适配。

综上，现有的三电平NPC逆变器开关器件在线监测仍然存在如下问题：

1)没有具体说明如何为实现三电平NPC逆变器开关器件的在线监测制造监测条件；

2)没有具体说明如何可以确保在对三电平NPC逆变器开关器件在线监测时，待测系统与监测系统的安全性；

3)现有方法对逆变器本身运行的影响程度较大，对负载电流波形的电能质量影响较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题为上述方案的不足，即提供一种可靠的、安全的三电平NPC逆变器开关器件在线监测时段调制波重构法。