[发明专利]三相四桥臂并网逆变器容错控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种三相四桥臂并网逆变器容错控制方法及系统，在三相四桥臂并网逆变器存在第四桥臂单相IGBT故障、ABC相桥臂单相或两相IGBT故障，无法向系统提供功率的情况下，控制非故障相桥臂向系统提供功率。采用本发明，能够实现一相或两相桥臂IGBT故障情况下，非故障相桥臂能够不间断运行，提高电网系统可靠性。

技术领域

本发明涉及电气工程中的变流技术领域，特别是一种三相四桥臂并网逆变器容错控制方法及系统。

背景技术

如图1所示，三相四桥臂并网逆变器包括光伏部分、逆变器主电路部分以及滤波电感部分；光伏部分用于维持逆变器直流侧电压；逆变器主电路包括ABC相三相桥臂以及第四桥臂，每个桥臂包括上、下IGBT T_x、滤波电感L_x一端接逆变器，另一端并联接入电网与负载之间。x＝a,b,c,n。

三相四桥臂逆变器在新能源并网、有源滤波、不间断电源等领域得到广泛的研究和应用，提高三相四桥臂逆变器的可靠性有重要意义。现有研究大多针对于电网发生故障下的三相四桥臂逆变器控制策略，而在电力电子设备中，开关器件至关重要也最容易失效，因此有必要对IGBT发生故障时，三相四桥臂逆变器容错控制进行深入研究。

对近年来，在三相四桥臂逆变器控制及容错领域的发明专利申请回顾及对比如下：“三相四桥臂永磁同步电动机控制系统及控制方法”(公开号：103199790A，公开日：2013年07月10日)，其可以实现故障前后电磁转矩一致，但是仅适用于一相IGBT发生故障。“三相四桥臂光伏并网逆变器及多目标协同故障控制方法”(公开号：109004910A，公开日：2020年02月25日)，“一种三相四桥臂逆变系统”(公开号：106505903B，公开日：2019年04月09日)其都是对电网故障下进行控制，并未对桥臂IGBT故障进行研究。“一种三相四桥臂并网逆变器的控制方法”(公开号：104578878A，公开日：2015年04月29日)可实现两相及单相控制，但是控制策略复杂，并且未对桥臂IGBT故障容错进行研究，无法对第四桥臂故障进行容错控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种三相四桥臂并网逆变器容错控制方法及系统，解决某一相桥臂或两相桥臂出现IGBT故障时非故障相无法向系统提供功率注入的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种三相四桥臂并网逆变器容错控制方法，包括以下步骤：

当三相四桥臂并网逆变器处于无故障状态时，由三相有功功率和无功功率参考值计算得到三相四桥臂并网逆变器ABC三相电流参考值，由负载中线电流i_Ln得到第四桥臂电流参考值；

当三相四桥臂并网逆变器在第四桥臂IGBT故障状态时，由三相有功功率和无功功率参考值计算得到ABC三相电流参考值；

当三相四桥臂并网逆变器在ABC三相桥臂IGBT故障状态下，由单相有功功率和无功功率参考值计算得到非故障桥臂电流参考值；

根据所述第四桥臂电流参考值/ABC三相电流参考值/非故障桥臂电流参考值，通过滞环比较调制策略，得到IGBT驱动信号。

本发明在三相四桥臂并网逆变器无故障状态下控制逆变器向电网系统注入三相功率，在存在一相桥臂或两相桥臂IGBT故障的状态下，控制非故障桥臂向电网系统注入功率，使非故障桥臂不间断运行，从而实现了三相四桥臂并网逆变器容错控制，提高了电网系统的运行可靠性。

当三相四桥臂并网逆变器处于无故障状态时：

ABC三相电流参考值i_{a_ref}、i_{b_ref}、i_{c_ref}计算公式为：

i_{a_ref}、i_{b_ref}分别为αβ轴电流参考值：