[发明专利]一种自适应调制的多状态逆变系统及其调制方法

说明书

本发明提出自适应调制的多状态逆变系统，包括：分裂电容器；四条桥臂，每条桥臂上具有一对互补的功率开关组；隔离开关组，包括熔断器和双向晶闸管，在第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂的输出支路上分别串联一熔断器输出三相电压，并且三相电压输出侧共用两条辅助支路，一条辅助支路为从第四桥臂的输出支路出发，在输出支路上串联一熔断器，再经由三个双向晶闸管分别与三相电压的输出点连接，另一条辅助支路为从分裂电容器中点引出的直流侧馈电支路出发，经由三个双向晶闸管分别与三相电压的输出点连接。本发明还提供多状态逆变系统的调制方法。利用自适应调制技术使得多状态逆变器具有过电流保护，隔离故障桥臂以及任意单双桥臂故障容错控制的功能。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种自适应调制的多状态逆变系统及其调制方法。

背景技术

逆变器作为能量转换的核心部件，其性能直接关系到能源转换效率和可靠性。然而由于逆变器中电力电子器件自身的脆弱性导致系统故障频发，在工业生产中直接造成经济亏损，在航空航天、地铁、电动汽车等民生重要场合将造成灾难性事故。

在传统的容错型逆变器中，最多只能解决单、双功率开关管发生故障；这样使得现阶段容错型逆变器所能承受故障的类型较少，并且在一定程度上限制了逆变系统的可靠性。然而在逆变器中故障发生的位置、数量是随机的，我们亟待找到一种逆变器应变系统来适应和承受多种类型的故障。

发明内容

本发明的目的在于提供自适应调制的多状态逆变系统及其调制方法，以解决当前容错型逆变器所能承受故障的类型较少的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供自适应调制的多状态逆变系统，包括：分裂电容器；四条桥臂，每条所述桥臂上具有一对互补的功率开关组；隔离开关组，包括四个熔断器以及六个双向晶闸管，在第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂的输出支路上分别串联一熔断器输出三相电压，并且所述三相电压输出侧共用两条辅助支路，一条辅助支路为从第四桥臂的输出支路出发，在所述输出支路上串联一熔断器，再经由三个双向晶闸管分别与所述三相电压的输出点连接，另一条辅助支路为从所述分裂电容器中点引出的直流侧馈电支路出发，直接经由三个双向晶闸管分别与三相电压的输出点连接。

本发明还提供一种利用自适应调制的多状态逆变系统的调制方法，包括以下步骤：实时监测所述隔离开关组中四个所述熔断器的工作状态，确定四个所述熔断器的状态因子，根据所述状态因子确定故障桥臂矩阵；根据所述故障桥臂矩阵中故障桥臂的数量，对故障桥臂进行定位，输出工作状态因子S；当所述故障桥臂矩阵中故障桥臂的数量为0时，S＝1，当所述故障桥臂矩阵中故障桥臂的数量为1时，S＝2，当所述故障桥臂矩阵中故障桥臂的数量为2时，S＝3，当所述工作状态因子S≤2时，采用六开关容错调制算法；当所述工作状态因子S＝3时，采用四开关容错调制算法。

进一步地，当所述熔断器正常工作时令其状态因子为0，当所述熔断器熔断时令其状态因子为1。

本发明提供的自适应调制的多状态逆变系统，该系统结合多状态逆变器，利用自适应调制技术使得多状态逆变器具有过电流保护，隔离故障桥臂以及任意单双桥臂故障容错控制的功能；能承受故障的类型较多，其中不仅仅包括单开关管故障，双开关管故障，还包括三开关管故障以及四开关管故障等；在发生任意单桥臂故障并能成功容错后，即使再度发生单桥臂故障造成相继双桥臂故障仍能实现容错控制的功能。

本发明提供的利用自适应调制的多状态逆变系统的调制方法，是一种基于自适应控制的空间矢量调制技术，可以根据多状态逆变器具体的工作状态因子，灵活地调制健康桥臂。首先，需要实际监测熔断器的工作状态，当任意单、双桥臂出现故障后，对应的故障相上的熔断器将自动熔断，实现隔离故障桥臂的功能，并由此确定故障桥臂矩阵，从而根据故障桥臂数量，确定工作状态因子；最后由工作状态因子，实现调制健康桥臂的功能。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：