[发明专利]一种级联H桥型光储混合能量路由器的故障容错控制方法

说明书

本发明涉及一种级联H桥型光储混合能量路由器的故障容错控制方法，其技术特点是：级联H桥型光储混合能量路由器采用链式结构，每一相由N‑1个光伏H桥模块和一个储能H桥模块串联组成，每个H桥模块的交流输出端口并联一个旁路开关，个光伏H桥模块发生单管开路故障，采用单管开路故障控制方法；单个光伏H桥模块发生单管短路故障，采用单管短路故障控制方法；单个光伏H桥模块发生多管故障，采用多管故障控制方法。本发明针对光伏H桥模块的单管开路故障、单管短路故障和多管故障三种不同的故障类型，采用不同的故障控制方法，具有单管故障模块不退出运行、多管故障模块硬件冗余的优点，能有效提高级联H桥型光储混合能量路由器的运行可靠性。

技术领域

本发明属于储能技术领域，尤其是一种级联H桥型光储混合能量路由器的故障容错控制方法。

背景技术

级联H桥型拓扑由于具有统一的模块化配置、低谐波失真的电压输出以及较高的变换器效率等特点，因此被广泛应用于中压光伏并网逆变器中，可同时实现多个独立光伏模块的最大功率输出。

由于光伏发电受太阳光照以及气温等自然条件的影响，具有随机性，波动性和间歇性，将其大规模接入电网将引起电压和频率的波动，影响电网的稳定运行并产生电能质量问题。通过将储能系统引入其中，可有效补偿光伏并网逆变器与电网互连引起的功率波动问题，因此由光伏H桥模块与储能H桥模块共同组成的级联H桥型光储混合能量路由器应运而生。

相比于传统两电平变换器，级联H桥型光储混合能量路由器使用了大量的功率开关器件，随着应用场合电压等级的升高，开关器件的数量将进一步提升，而这些开关器件都将成为多个潜在的故障点。而级联H桥型光储混合能量路由器的故障运行轻则造成输出电压电流波形畸变，重则导致电网电压、频率的波动。因此，对于级联H桥型光储混合能量路由器可靠性运行的研究至关重要，即如何在H桥模块的开关管发生故障后，通过容错控制方法保证其继续可靠运行至关重要。

现有级联H桥型光储混合能量路由器的容错控制方法，是在光伏H桥模块发生开关管故障后，采用旁路开关直接将故障光伏H桥模块从电路中切除，并没有针对不同的开关管故障采用不同的容错控制方法，最大限度地利用故障光伏H桥模块的非故障开关管。同时，在切除故障光伏H桥模块后，没有利用储能H桥模块的硬件冗余作用，造成级联H桥型光储混合能量路由器输出功率的下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种级联H桥型光储混合能量路由器的故障容错控制方法，其针对不同开关管故障提出不同的故障控制方法，最大限度地利用故障光伏H桥模块的非故障开关管，同时有效利用储能H桥模块的硬件冗余作用，使故障前后级联H桥型光储混合能量路由器的功率输出保持一致，适合在实际工程中应用。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种级联H桥型光储混合能量路由器的故障容错控制方法，所述级联H桥型光储混合能量路由器采用链式结构，每一相由N-1个光伏H桥模块和一个储能H桥模块串联组成，每一相光伏H桥模块和储能H桥模块的数量之和为N，每个H桥模块的交流输出端口并联一个旁路开关，包括以下故障容错控制方法：

⑴单个光伏H桥模块发生单管开路故障，采用单管开路故障控制方法；

⑵单个光伏H桥模块发生单管短路故障，采用单管短路故障控制方法；

⑶单个光伏H桥模块发生多管故障，采用多管故障控制方法。

而且，所述单管开路故障控制方法包括以下步骤：

步骤1、单个光伏H桥模块发生单管开路的开关管关断，同桥臂另一个开关管导通，另一桥臂两个开关管的调制方式与故障前一致，故障光伏H桥模块的调制波参考电压变为故障前的2倍，故障光伏H桥模块的旁路开关与故障前一致；