[发明专利]一种基于故障隔离库的多模态故障隔离方法

说明书

本发明公开了一种基于故障隔离库的多模态故障隔离方法，本方法的驱动信号由同相层叠‑正弦脉宽调制(Phase Disposition‑Sinusoidal Pulse Width Modulation,PD‑SPWM)算法产生。该多模态故障隔离方法是建立在一个故障隔离库的基础上，其中故障类型与故障隔离方法相对应。首先根据故障诊断的结果确定多电平级联逆变器故障IGBT的数量及位置，将故障诊断结果与故障隔离库作比较确定故障类型；此后，针对不同的故障类型按库启用不同的隔离策略。本发明的多模态故障隔离策略可以解决多种不同的故障类型，且针对不同的故障类型有最适合的的隔离方法与其相对应，这种故障与故障隔离方法相对应的策略相对简洁、实施效率高。

技术领域：

本发明涉及电力电子领域中的一种基于故障隔离库的多模态故障隔离方法，尤其涉及到故障库的建立，尤其是针对不同的故障而使用不同的隔离方法的策略。

背景技术：

逆变器是一种通过半导体功率开关的开通和关闭动作，把直流电能转换成交流电能的一种变换装置，是整流变换的逆变过程。逆变器在发电技术中占据着重要地位，无论是在使用常规化石能源的火力发电，还是使用清洁能源的风能、太阳能发电。随着环境污染和化石燃料危机的加剧，风能、太阳能等清洁能源的发展越发意义重大。因此逆变器在各系统的合理使用也引起越来越多的关注。

多电平级联逆变器含有大量的IGBT，且电平越高IGBT的数量越多。当IGBT发生故障时，逆变器的正常运行将受到影响。这将导致电气设备的电压不平衡和运行不稳定，甚至导致系统崩溃。因此，故障隔离之于多电平逆变器越来越重要。

本发明主要解决多电平逆变器故障隔离过程中遇到的以下问题：

1)某些隔离方法在电压降等方面具有优势，但却无法完成对所有故障类型的隔离；

2)某些隔离方法可以对所有的故障类型进行隔离，但对IGBT的利用率不高，导致其电压降过低；

3)某些隔离方法可以对所有的故障类型进行隔离，但需要额外的开关管(硬件)配合使用以完成隔离。

发明内容：

本发明提出一种基于故障隔离库的多模态故障隔离方法。根据故障隔离库的设置，针对不同的故障群，该方法将采用不同的隔离以实现输出电压的正弦性，最终达到维持系统的稳定性和可靠性的目的。该方法主要包括以下内容：

1.故障隔离库的建立

模态一是针对故障群I的故障，即两个IGBT分别故障在不同H桥、不同桥臂且不同组中。模态二是针对故障群II的故障，即非故障群I对应的故障。且单个H桥内的故障IGBT为1个或2个；若单个H桥内的故障开关管为2个，且此两个故障IGBT不同臂且不同组。模态三是针故障群III的故障，即非故障群I或II对应的故障。

2.模态一隔离策略

该故障隔离方法分为三部分，分别为故障桥内故障臂的隔离、故障桥内健康臂的重构和健康桥的重构。

(1)故障桥的故障桥臂的隔离

针对故障其故障臂——第i个H桥的第j个故障桥臂的隔离算法如下所示：

其中，u_refi表示无故障时第i个H桥的调制波，表示被隔离后的故障桥臂的调制波。

(2)故障桥的健康桥臂的重构

其中，λ_i为第i个H桥的故障信号。当H桥故障时，其故障信号λ_i＝1；反之，则λ_i＝0。因为该隔离方法针对故障对——两个IGBT分别故障在不同H桥、不同桥臂且不同组中，设第f和g个H桥有故障，且f<g，则λ_f＝0而λ_g＝1。