【技术实现步骤摘要】
一种三电平四桥臂T型容错变流器及其控制方法
本专利技术涉及多电平变流器和容错
,具体涉及一种三电平四桥臂T型容错变流器及其控制方法。
技术介绍
变流器是用于实现直流到交流或者交流到直流电能转换的电子电子装置,按照直流侧电源性质的不同,变流器可以分为电压源型变流器和电流源型变流器。传统的两电平变流器通常应用于低压小功率的用电领域。未来电力电子技术研究的目标为高功率密度、高效率、高性能。在实现大功率变换的解决方案中,多电平电压源型变流器因其控制方式多样、输出波形谐波畸变率低、功率器件电压应力低、逆变效率高等良好的特性已成为高压大功率应用的热点,例如高压电机变频调速、柔性交流输电、高压直流输电、统一电能质量调节器等领域。实际场合中应用较多的是三电平变流器技术,国内外学者对三电平变流器已经有了一些研究成果,也发现了其中存在的一些问题。目前,广泛应用的多电平变流器类型有二极管中点箝位型、飞跨电容箝位型和级联型等。三电平T型变流器是三电平二极管箝位型变流器的改进拓扑,其控制方法和三电平二极管箝位型变流器类似。三电平T型变流器融合了两电平和三电平变流器的优势,既有两电平变流器导通损耗低,器件数目少的优点,又有三电平变流器输出波形好,效率高的优点,是很有发展前景的一种三电平变流器拓扑。采用容错技术是提高变流器系统可靠性的主要途径之一。但受当前电力电子技术水平整体限制,变流器系统的可靠性要远低于机电装置的其他部分。因此,在航空航天、电力系统和军事装备等对设备连续运行要求比较高的场合,提高变流器系统的可靠性显得尤为重要。多电平变流器的功率器件数量随着变流器电平数的增加而 ...
【技术保护点】
一种三电平四桥臂T型容错变流器,其特征在于,包括直流输入电路(1)、三电平T型变流器(2)、故障隔离电路(3)、冗余桥臂(4)、容错桥(5)、直流母线中点电压控制电路(6)和交流输出电路(7);冗余桥臂(4)与三电平T型变流器(2)并联后接至直流输入电路(1)的两端;冗余桥臂(4)中点通过容错桥(5)接至交流输出电路(7)的一端;直流母线中点电压控制电路(6)一端接至冗余桥臂(4),另一端接至直流输入电路(1)的中点;故障隔离电路(3)接至三电平T型变流器;交流输出电路(7)一端接至三电平T型变流器(2),另一端与负载或电网连接;三电平T型变流器(2)包括中点箝位型桥臂(21)和两电平桥臂(22);中点箝位型桥臂(21)一端连接至两电平桥臂(22)的中点,另一端连接至直流输入电路(1)的中点;冗余桥臂(4)包括两个快速熔断器(FRp、FRn)、冗余桥臂功率开关管(SR1、SR4);直流母线中点电压控制电路(6)包括储能电感(LN)和继电器开关(SN);交流输出电路(7)包括三相LC滤波回路,用于滤除变流器功率开关管导通和关断过程的高频开关毛刺和高次谐波电流分量。
【技术特征摘要】
1.一种三电平四桥臂T型容错变流器,其特征在于,包括直流输入电路(1)、三电平T型变流器(2)、故障隔离电路(3)、冗余桥臂(4)、容错桥(5)、直流母线中点电压控制电路(6)和交流输出电路(7);所述直流输入电路(1)由两个电解电容C1和C2串联构成,分别为上电解电容C1和下电解电容C2;冗余桥臂(4)与三电平T型变流器(2)并联后接至直流输入电路(1)的两端;冗余桥臂(4)中点通过容错桥(5)接至交流输出电路(7)的一端;直流母线中点电压控制电路(6)一端接至冗余桥臂(4),另一端接至直流输入电路(1)的中点;故障隔离电路(3)接至三电平T型变流器;交流输出电路(7)一端接至三电平T型变流器(2),另一端与负载或电网连接;三电平T型变流器(2)包括中点箝位型桥臂(21)和两电平桥臂(22);中点箝位型桥臂(21)一端连接至两电平桥臂(22)的中点,另一端连接至直流输入电路(1)的中点;冗余桥臂(4)包括两个快速熔断器FRp、FRn、冗余桥臂功率开关管SR1、SR2;直流母线中点电压控制电路(6)包括储能电感LN和继电器开关SN;交流输出电路(7)包括三相LC滤波回路,用于滤除变流器功率开关管导通和关断过程的高频开关毛刺和高次谐波电流分量;所述故障隔离电路(3)包括上辅助电容上辅助电容Cp、下辅助电容Cn、上晶闸管Txp、下晶闸管Txn、上桥臂快速熔断器Fxp和下桥臂快速熔断器Fxn;其中x=a,b,c;当隔离A相功率开关管的故障时,x=a;当隔离B相功率开关管的故障时,x=b;当隔离C相功率开关管的故障时,x=c;电源正极接入上辅助电容Cp和上桥臂快速熔断器Fxp,经过上辅助电容Cp的一路接入上晶闸管Txp阳极,并由上晶闸管Txp阴极接入下桥臂快速熔断器Fxn进口端;经过上桥臂快速熔断器Fxp的一路分为两个支路,该两个支路一路通过上桥臂功率开关管Sx1后接入下桥臂功率开关管Sx4,另一路接入下晶闸管Txn阳极;下桥臂功率开关管Sx4接入下桥臂快速熔断器Fxn的进口端;而下晶闸管Txn阴极通过下辅助电容Cn接入电源负极;下桥臂快速熔断器Fxn的出口端接入电源负极;所述容错桥(5)包括两组双向可控常开晶闸管,具体为冗余-故障晶闸管Tx1和中点-输出晶闸管Tx2;所述冗余-故障晶闸管Tx1将冗余桥臂(4)连接入交流输出电路(7);所...
【专利技术属性】
技术研发人员:张建忠,徐帅,姜永将,胡省,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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