[发明专利]一种混合型多电平逆变器容错控制方法及系统

说明书

本发明提供了一种混合型多电平逆变器容错控制方法及系统，利用移幅载波调制，将N‑1个同相层叠的载波进行调制，使T型逆变器部分与H桥单元共用一种载波进行调制，N为输出电压的电平个数；当某相H桥单元的开关管发生开路故障时，进行了修改三相调制波参考电压的容错控制，并利用开关的冗余状态令电流绕过故障开关管，使正常工作时的混合拓扑N电平逆变器转化为故障工作时的N‑1电平逆变器。本发明在故障时，采用限制修改调制度的方法，影响了调制波的变化，改变了飞跨电容电压的充放电时间，进而使飞跨电容电压平衡，在不导致三相电流失真的范围内稳定波动。

技术领域

本发明属于逆变器控制技术领域，涉及一种混合型多电平逆变器容错控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在光伏发电中，随着多电平逆变器由于其低开关应力，输出波形好等优点被逐步使用，但由于其开关器件数量增多，系统更加复杂，调控技术难度更大，容错问题在多电平逆变器的使用中逐步出现。此外，当开关器件发生故障时，轻则影响输出波形和输出电压质量，重则让供电系统故障，对生命财产安全等方面将会造成不可逆的影响。因此，对多电平逆变器的容错控制的研究是十分重要的。

混合拓扑七电平逆变器由一个T型三电平逆变器和三个H桥单元串联组成。因此，该拓扑结合了这两种拓扑的优点，T型逆变器作为主拓扑传输损耗低，传输效率高，H桥单元也具有模块化成本低等优点。此外，该拓扑的峰峰值为6E，是T型三电平峰峰值的1.5倍，这相当于提高直流输入电压，进而提高直流电压的利用率。此外，与T型三电平逆变器相比，该拓扑拥有更多的输出电压级数使输出电压的波形更平稳。并且，与级联H桥七电平逆变器相比，该拓扑所使用的开关器件更少，调制的方法更简单，开关器件的故障概率更低。

然而，该混合拓扑七电平逆变器在进行输出电压调制时，仍较容易发生开关器件的故障，且由于H桥单元部分的开关器件的使用频次更高，此部分的开关器件的故障概率也更高。

该拓扑有7个输出电压电平，分别对应了12种开关方式，其中只有输出电压为±3E对应一种开关方式，其余输出电压状态都对应两种开关方式。因此，通过利用该拓扑的输出电压的开关方式的冗余也可以实现对较为轻微故障的容错控制。但当开关器件故障使逆变器不能输出电压±3E时，无法利用冗余开关方式进行电压输出。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种混合型多电平逆变器容错控制方法及系统，本发明通过调制，使T型三电平逆变器和H桥单元共用同一载波进行调制。同时采用了修改调制波中参考电压的方式，令该拓扑在故障条件下仍能保持三相输出电流的平衡。在故障时，采用限制修改调制度的方法，影响了调制波的变化，改变了飞跨电容电压的充放电时间，进而使飞跨电容电压平衡，在不导致三相电流失真的范围内稳定波动。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种混合型多电平逆变器容错控制方法，包括以下步骤：

利用移幅载波调制，将N-1个同相层叠的载波进行调制，使T型逆变器部分与H桥单元共用一种载波进行调制，N为输出电压的电平个数；

当某相H桥单元的开关管发生开路故障时，进行容错控制，利用开关的冗余状态令电流绕过故障开关管，使正常工作时的混合拓扑N电平逆变器转化为故障工作时的N-1电平逆变器。

作为可选择的实施方式，进行容错控制的具体过程包括修改三相调制波的参考电压，使当某相H桥单元某一开关管故障时，在输出电压失真阶段修改故障相的调制波，使该相输出电压恢复正常即输出电压为N-1电平。

作为进一步的，同时将故障相修改后的调制波的参考电压与此相修改前的调制波的参考电压的差值在输出电压失真阶段加入到其它正常两相中，使在进行线电压计算时，线电压在故障前后保持不变，维持三相电流的平衡。