[发明专利]一种电力电子变压器系统故障重构方法

说明书

本发明公开了一种电力电子变压器系统故障重构方法，属于电力电子技术领域。中间保护开关由3个同开同闭的开关组，分别与级联整流器的上输出口、钳位中点、下输出口相串联；当电力电子变压器正常运行时，中间保护开关处于闭合状态，直直变换器处于投放状态；当电力电子变压器直流环节出现故障后，快速断开中间保护开关；具体包括：载波层叠计算，产生电平k，同时判断调制波u*所处区域R；根据k及R，建立n子模块级联整流器的开关状态方程，建立第一开关状态表；采集各子模块的直流输出电压并进行排序，将所得开关状态进行平滑优化处理并建立第二开关状态表，将第二开关状态表中的开关状态匹配到各子模块，即完成了对直流环节故障的重构。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域。

背景技术

近年来，随着多电平电力电子技术的发展，对适用于高铁列车牵引传动系统的电力电子变压器的需求日益提升；该变压器主要由单相级联变换器、中间隔离开关与直直变换器组成。由于前级结构单相三电平中点钳位级联整流器具有“串联分压”特性，因此当其后端的直流环节出现故障而导致各子模块功率不平衡时，若不加以控制，将可能因为个别子模块电压漂移而损坏电路中其它元器件；极端情况下，当某一直流环节因故障而被切除时，级联整流器会因该故障子模块的“开路”而导致其输出电压升高，从而造成系统解体，无法正常工作。因此，对电力电子变压器直流环节故障重构策略的研究具有重要意义。

近年来，针对所述问题，有学者提出了一种带反向矢量的故障重构方法，利用单相三电平中点钳位级联整流器的桥臂合成反向大矢量，选择最佳的开关状态S_i。这种重构方法通过在调制过程中插入反向大矢量，使直流侧支撑电容处于强制充放电状态，从而极大的提升了重构范围。然而这种方法中出现了开关状态S_i的“跨步式”跃迁，这将导致电力电子变压器系统的等效开关频率增高，大大降低功率开关器件的寿命，增大了系统损耗，也降低了系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力电子变压器系统故障重构方法，它能有有效地解决现有重构技术中开关状态S_i的“跨步式”跃迁的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电力电子变压器系统故障重构方法，包括电力电子变压器系统，提供电力电子变压器直流环节故障后的重构策略，其结构包括纯阻性负载、级联整流器主电路及其控制电路；纯阻性负载接入级联整流器各个子模块输出侧，以模拟电力电子变压器中后端直直变换器；由于电力电子变压器中直流电压漂移的本质为有功功率的分布不平衡，因此可用所述负载模拟电力电子变压器后端直直变换器；每个所述纯阻性负载前加装保护开关，以模拟中间保护开关，防止直流环节的故障影响到前端；

具体按照以下步骤实施：

步骤1：载波层叠计算——利用载波层叠调制技术，产生电平k，同时判断调制波u^*所处区域R；

步骤2：开关状态发生器——根据步骤1中的k及R，建立n子模块级联整流器的开关状态方程，解所述方程得到各子模块开关状态，建立第一开关状态表；

步骤3：排序功能——采集各子模块的直流输出电压并进行排序，将步骤2第一开关状态进行平滑优化处理，得到开关状态的最优解并建立第二开关状态表，将第二开关状态表中的开关状态匹配到各子模块，即完成了对直流环节故障的重构；一种电力电子变压器系统，包括级联整流器主电路、中间保护开关、后端直直变换器及系统控制电路。