[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

说明书

本发明涉及电力系统故障诊断技术领域，提供一种模块化多电平储能系统开路故障诊断装置及方法。该装置包括硬件检测单元、微处理器控制单元、通讯单元、上位机；硬件检测单元包括n个包括电压比较部分、信号隔离转换部分的硬件检测电路；电压比较部分包括比较器、两组采样电阻；信号隔离转换部分包括高速光耦，比较器的输出端与高速光耦的输入端连接；微处理器控制单元包括FPGA；高速光耦的输出端与FPGA的输入端电连接，FPGA的输出端与通讯单元电连接，通讯单元与上位机电连接或无线连接。本发明能够摆脱对控制器性能的依赖，响应速度高、容易实现，且能够在超级电容模组宽工作电压范围内实现对系统开路故障的快速诊断、准确定位。

技术领域

本发明涉及电力系统故障诊断技术领域，特别是涉及一种模块化多电平储能系统开路故障诊断装置及方法。

背景技术

近年来，模块化多电平换流器(MMC)因其优越的性能、灵活的组合模式以及高耐压等特点被广泛应用于高电压、大功率等场合。模块化多电平变换器作为能量传递的桥梁，在系统中起着至关重要的作用，其安全性及可靠性影响着系统的安全运行。但是，随着串联半桥变换器数量的增多，模块化多电平变换器出现故障的概率随之增大，因此如何快速准确地对系统故障进行实时检测、诊断及定位显得尤为重要。

目前随着高压直流输电技术的快速发展，为了提高MMC的可靠性，大量关于功率变换器开路故障诊断的装置和方法被提出。但是多数诊断方式均为基于算法的诊断方式，随着模组串联数量增多，对控制器的性能要求也随之增加，控制器的性能会影响故障诊断速度。现有技术对控制器性能的依赖程度较高，响应速度较低，数学运算复杂，实现较难，很难在超级电容模组宽工作电压范围内实现对系统开路故障的快速诊断。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种模块化多电平储能系统开路故障诊断装置及方法，能够摆脱对控制器性能的依赖，响应速度高、数学运算简单、容易实现，且能够在超级电容模组宽工作电压范围内实现对系统开路故障的快速诊断、准确定位。

本发明的技术方案为：

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；