[发明专利]有源中点箝位型三电平逆变器的可靠性分析和运行方法

权利要求书

1.一种有源中点箝位型三电平逆变器的可靠性分析和运行方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、对有源中点箝位型三电平逆变器的功率器件进行在线监测和可靠性分析；

步骤2、在系统平稳运行时，根据步骤1的可靠性分析结果，进行有源中点箝位型三电平逆变器可靠运行的调制；

步骤3、在系统出现故障时，根据步骤1的可靠性分析结果，通过不同故障类型下的容错运行策略，使逆变器在单个器件故障和多个器件故障下能够持续运行。

2.根据权利要求1所述的一种有源中点箝位型三电平逆变器的可靠性分析和运行方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤包括：

(1)通过电压传感器和电流传感器来测量功率器件的电压和电流；

(2)拟合功率器件的导通损耗和开关损耗的特性曲线，通过实时电气特性在线计算功率器件的导通损耗和开关损耗；

(3)将计算出的总损耗导入逆变器系统的电热模型，估计器件的结温和结温波动；

(4)将结温和结温波动转化为器件的累计疲劳，进而估算功率器件的使用寿命。

3.根据权利要求1所述的一种有源中点箝位型三电平逆变器的可靠性分析和运行方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：

(1)对有源中点箝位型三电平逆变器的全部换流方式进行分类，形成两种不同的调制策略：

将在二极管中点箝位型三电平逆变器中可找到相似的电流路径，定义该换流过程为“PWM调制策略1”；

将在二极管中点箝位型三电平逆变器中无法找到相似的电流路径，定义该换流过程为“PWM调制策略2”；

(2)分析并比较不同调制策略的相同特征和不同特征，并结合步骤1有源中点箝位型三电平逆变器的功率器件状态监测的可靠性分析结果，选取可靠性最优的调制策略作为系统的调制策略，将PWM调制策略2作为可靠性最优的调制策略。

4.根据权利要求1所述的一种有源中点箝位型三电平逆变器的可靠性分析和运行方法，其特征在于：所述步骤3的具体步骤包括：

(1)通过电压传感器对有源中点箝位型三电平逆变器中的功率器件电压信号进行实时采集，根据故障特征确定故障位置。

(2)对有源中点箝位型三电平逆变器不同故障进行了分类诊断，分析不同类型故障下器件故障对逆变器的输出影响：

将故障发生后每相的运行状态进行分类：定义“健康”来表示该相没有器件出现故障；“NRF”表示故障相仍可以生成PON电平；“NRF-2L”表示故障相只能生成P和N电平；“RF”表示故障相只能生成“O”电平，“F”表示该相无法正常输出任何电平。

(3)针对不同故障类型设计有源中点箝位型三电平逆变器容错运行的控制策略：

结合步骤(2)故障发生后每相的运行状态结果，有源中点箝位型三电平逆变器的容错运行方式被分为3种模式：模式1中有源中点箝位型三电平逆变器近似正常运行，模式2中有源中点箝位型三电平逆变器类似于两电平逆变器工作，模式3中有源中点箝位型三电平逆变器某一相输出为“O”电平。