[发明专利]一种模块化多电平储能系统开路故障诊断装置及方法

权利要求书

1.一种模块化多电平储能系统开路故障诊断装置，所述储能系统中设有模块化多电平直流变换器，所述模块化多电平直流变换器包括n个半桥变换器，所述n个半桥变换器依次串联后与电感L串联、与直流母线支撑电容C_s并联，直流母线支撑电容C_s还并联有串联连接的直流母线等效电阻R_s与直流母线电源U_s，第i∈{1,2,...,n}个半桥变换器包括第i个超级电容模组，第i个超级电容模组串联连接有上开关管S_i1、下开关管S_i2，上开关管S_i1、下开关管S_i2分别并联有上功率管VD_i1、下功率管VD_i2，其特征在于：包括硬件检测单元、微处理器控制单元、通讯单元、上位机；

所述硬件检测单元包括n个硬件检测电路，第i个硬件检测电路设置在第i个半桥变换器的输出侧，所述第i个硬件检测电路包括电压比较部分、信号隔离转换部分；所述电压比较部分包括比较器、第一采样电阻R₁、第二采样电阻R₂、第三采样电阻R₃、第四采样电阻R₄，所述第一采样电阻R₁、第二采样电阻R₂串联后与第i个超级电容模组并联，所述第三采样电阻R₃、第四采样电阻R₄串联后与下开关管S_i2并联，所述第一采样电阻R₁、第四采样电阻R₄的下端均与第i个超级电容模组的负极连接，所述第一采样电阻R₁、第二采样电阻R₂的连接点与所述比较器的第一电压输入端U_IN1,i连接，所述第三采样电阻R₃、第四采样电阻R₄的连接点与所述比较器的第二电压输入端U_IN2,i连接；所述信号隔离转换部分包括高速光耦，所述比较器的输出端与高速光耦的输入端连接；

所述微处理器控制单元包括FPGA；所述高速光耦的输出端与FPGA的输入端电连接，所述FPGA的输出端与通讯单元电连接，所述通讯单元与上位机电连接或无线连接。

2.一种使用如权利要求1所述的模块化多电平储能系统开路故障诊断装置进行模块化多电平储能系统开路故障诊断的方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：启动微处理器控制单元，微处理器控制单元通过半桥驱动信号S_1-、S₁₊控制硬件检测单元处于运行状态；

步骤2：第i个硬件检测电路的电压比较部分对第i个半桥变换器的输出电压进行实时检测，输出初始检测信号给信号隔离转换部分，信号隔离转换部分对初始检测信号进行电气隔离转换并输出检测信号F_i给微处理器控制单元；

步骤3：微处理器控制单元结合检测信号F_i与半桥驱动信号S_1-、S₁₊，根据开路故障诊断原理，判断开路故障是否发生，若没有开路故障发生，则返回步骤2；若有开路故障发生，则进入步骤4；

步骤4：微处理器控制单元记录故障发生的位置，将发生故障的半桥变换器对应的检测信号与数据库中存储的故障检测信号进行对比，判断故障类型，形成诊断信号F，并将诊断信号F通过通讯单元传输给上位机；同时改变半桥驱动信号S_1-、S₁₊来控制发生故障的半桥变换器动作，以缓解发生故障的半桥变换器的电压从而保护储能系统；所述诊断信号F包括发生故障的半桥变换器对应的编号、检测信号、故障类型。