一种具有容错功能的三电平系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种具有容错功能的三电平系统及控制方法，包括三电平电路和容错控制模块；三电平电路包括T型三电平电力电子器件、保险丝组、备用模块、连接开关组和三个输出端，三电平电路的每相输出端至少与一个保险丝和至少一个连接开关串联，每个备用模块至少与一个连接开关串联，备用模块通过连接开关与三电平电路的输出端进行电连接；容错控制模块包括故障检测模块、限流保护模块、PWM逻辑模块，故障检测模块包括检测芯片和控制器，检测芯片用于检测T型三电平电力电子器件的管压变化；限流保护模块包括比较器和D触发器，限流保护模块通过比较器和触发器处理产生限流保护信号；PWM逻辑模块包括逻辑电路，保证对电路中的故障进行快速响应。障进行快速响应。障进行快速响应。

【技术实现步骤摘要】
一种具有容错功能的三电平系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体而言，涉及一种具有容错功能的三电平系统及控制方法。

技术介绍

[0002]由于多电平电力电子变换器具有输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小等优点，近年来在实际生产中得到越来越广泛的应用。现有的电力电子变换器自身一般不具备容错运行能力，一旦电源系统发生故障，则会造成不可估量的经济损失，故，提升电力电子变换器电路的可靠性具有较为重要的意义。
[0003]在一些现有技术中，通过双向电力电子开关隔离故障，但是此种基于硬件的容错方法会带来较高的硬件成本，还会降低系统效率，导致系统对于故障的反应较迟钝。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是如何快速响应和隔离故障。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种具有容错功能的三电平系统，包括三电平电路和容错控制模块；所述三电平电路包括T型三电平电力电子器件、保险丝组、备用模块、连接开关组和三个输出端，所述保险丝组包括至少三个保险丝，所述连接开关组包括至少三个连接开关，所述三电平电路的每相输出端与至少一个所述保险丝和至少一个所述连接开关串联，每个所述备用模块与至少一个所述连接开关串联，当所述T型三电平电力电子器件发生内部故障时，所述备用模块用于通过所述连接开关与所述三电平电路的输出端进行电连接；所述容错控制模块包括故障检测模块、限流保护模块和PWM组合逻辑模块；所述故障检测模块包括检测芯片和控制器，所述检测芯片用于检测所述T型三电平电力电子器件的管压变化，所述控制器用于触发对所述T型三电平电力电子器件的故障检测保护信号；所述限流保护模块包括比较器和D触发器，所述限流保护模块用于通过所述比较器和所述D触发器处理产生限流保护信号，以使非故障相电感电流保持在预设门槛值以下；所述PWM组合逻辑模块包括逻辑电路，用于将输入的PWM信号、所述限流保护信号和所述故障检测保护信号通过逻辑处理获得对驱动电路的驱动信号，其中，所述驱动电路用于驱动所述三电平电力电子器件。
[0006]相对于现有技术，本专利技术通过故障检测模块检测出电路的故障问题，然后通过限流保护模块保护非故障相的电流大小，使其动态维持在预设门槛值之内，并直接使故障相的电流超过预设门槛值，以快速熔断保险丝，然后将三相信号分别通过各自的PWM组合逻辑模块处理后输出到控制电路，实现基于实际运行情况而灵活控制三相电路的作用，在保险丝熔断后，通过连接开关连接故障相的输出端与备用模块，使备用模块与非故障相组成新的三相电路以维持负载。
[0007]可选地，所述备用模块包括备用桥臂，所述备用桥臂采用二电平结构，所述备用桥臂包括第一备用开关管和第二备用开关管，所述连接开关组包括三个连接开关；所述第一
备用开关管的集电极与所述T型三电平电力电子器件的第一开关管组的每个集电极电连接，所述第一备用开关管的发射极与每个所述连接开关电连接，所述第二备用开关管的发射极与所述T型三电平电力电子器件的第四开关管组的每个发射极电连接；所述第二备用开关管的集电极与每个所述连接开关电连接，每个所述连接开关与所述三电平电路的每个输出端一一对应电连接，其中，每个所述连接开关的第一侧与所述备用桥臂的两个备用开关管同时电连接，每个所述连接开关的第二侧与所述输出端电连接。
[0008]由此，通过在电路中设置二电平结构的备用桥臂，保证应对所有的单一故障情况。
[0009]可选地，所述备用模块包括冗余桥臂，所述冗余桥臂包括第一冗余开关管和第二冗余开关管，所述连接开关组包括第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关、第四连接开关、第五连接开关和第六连接开关；所述第一冗余开关管的集电极与所述T型三电平电力电子器件的第一开关管组的每个集电极电连接，所述第一冗余开关管的发射极分别与所述第一连接开关、所述第三连接开关和所述第五连接开关的第一侧电连接；所述第二冗余开关管的发射极与所述T型三电平电力电子器件的第四开关管组的每个发射极电连接，所述第二冗余开关管的集电极分别与所述第二连接开关、所述第四连接开关和所述第六连接开关的第一侧电连接；所述第一连接开关和所述第二连接开关的第二侧与所述三电平电路的A相输出端电连接，所述第三连接开关和所述第四连接开关与所述三电平电路的B相输出端电连接，所述第五连接开关和所述第六连接开关与所述三电平电路的C相输出端电连接。
[0010]由此，通过在电路中设置冗余桥臂，保证应对不同桥臂同时发生故障的情况。
[0011]可选地，所述PWM组合逻辑模块包括与非门和或非门组成的逻辑电路，其中，将所述PWM信号和所述限流保护信号作为所述与非门的输入，将所述与非门的输出和所述故障检测保护信号作为所述或非门的输入，将所述或非门的输出作为所述驱动信号。
[0012]由此，通过PWM组合逻辑模块实现对三电平电路每相的单独控制。
[0013]可选地，所述限流保护模块包括A相限流保护模块、B相限流保护模块、C相限流保护模块和备用相限流保护模块，所述备用相限流保护模块用于在所述三电平电路发生故障并触发所述备用模块时，对所述备用模块进行限流保护。
[0014]由此，通过A、B、C三个限流保护模块，在三电平电路发生故障并触发备用模块时，对非故障相进行限流保护，在保护非故障相电路的同时，保证非故障相对应的保险丝快速熔断，备用相限流保护模块保护备用桥臂的电流不超过预设电流门槛，保护备用桥臂电路中的器件。
[0015]可选地，所述容错控制模块还包括通路选择模块，所述通路选择模块包括A相通路选择模块、B相通路选择模块、C相通路选择模块和故障保护组合模块，其中，所述A相通路选择模块包括A相选择开关和A相开关状态输出模块，所述A相选择开关为双掷开关，所述双掷开关的动端用于与PWM信号发生器或所述A相开关状态输出模块的其中之一电连接，所述双掷开关的不动端与所述PWM组合逻辑模块电连接，作为所述与非门的输入，所述A相开关状态输出模块用于输出预设的开关状态信号；所述B相通路选择模块包括B相选择开关和B相开关状态输出模块；所述C相通路选择模块包括C相选择开关和C相开关状态输出模块，所述B相通路选择模块和所述C相通路选择模块的设置方式与所述A相通路选择模块相同；所述故障保护组合模块包括或门，所述或门的输入端与所述故障检测模块电连接，输出端与所述A相选择开关的不动端、所述B相选择开关的不动端和所述C相选择开关的不动端分别电
连接。
[0016]由此，通过通路选择模块保证在发生电路故障时，进一步增加故障相中流过的电流，使故障相中的保险丝加速熔断，以使三电平电路快速响应故障。
[0017]可选地，当所述三电平电路正常工作时，所述故障保护组合模块输出低电平，当所述三电平电路非正常工作时，所述故障保护组合模块输出高电平；所述预设的开关状态信号包括高电平或低电平。
[0018]由此，保证三电平电路在正常工作和非正常工作状态具有不同的连接方式，在非正常工作状态可以加速三电平电路对故障的响应。
[0019]可选地，所述连接开关为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有容错功能的三电平系统，其特征在于，包括三电平电路和容错控制模块；所述三电平电路包括T型三电平电力电子器件、保险丝组、备用模块、连接开关组和三个输出端，所述保险丝组包括至少三个保险丝，所述连接开关组包括至少三个连接开关，所述三电平电路的每相输出端与至少一个所述保险丝和至少一个所述连接开关串联，每个所述备用模块与至少一个所述连接开关串联，当所述T型三电平电力电子器件发生内部故障时，所述备用模块用于通过所述连接开关与所述三电平电路的输出端进行电连接；所述容错控制模块包括故障检测模块、限流保护模块和PWM组合逻辑模块；所述故障检测模块包括检测芯片和控制器，所述检测芯片用于检测所述T型三电平电力电子器件的管压变化，所述控制器用于触发对所述T型三电平电力电子器件的故障检测保护信号；所述限流保护模块包括比较器和D触发器，所述限流保护模块用于通过所述比较器和所述D触发器处理产生限流保护信号，以使非故障相电感电流保持在预设门槛值以下；所述PWM组合逻辑模块包括逻辑电路，用于将输入的PWM信号、所述限流保护信号和所述故障检测保护信号通过逻辑处理获得对驱动电路的驱动信号，其中，所述驱动电路用于驱动所述三电平电力电子器件。2.根据权利要求1所述的具有容错功能的三电平系统，其特征在于，所述备用模块包括备用桥臂，所述备用桥臂采用二电平结构，所述备用桥臂包括第一备用开关管和第二备用开关管，所述连接开关组包括三个连接开关；所述第一备用开关管的集电极与所述T型三电平电力电子器件的第一开关管组的每个集电极电连接，所述第一备用开关管的发射极与每个所述连接开关电连接，所述第二备用开关管的发射极与所述T型三电平电力电子器件的第四开关管组的每个发射极电连接；所述第二备用开关管的集电极与每个所述连接开关电连接，每个所述连接开关与所述三电平电路的每个输出端一一对应电连接，其中，每个所述连接开关的第一侧与所述备用桥臂的两个备用开关管同时电连接，每个所述连接开关的第二侧与所述输出端电连接。3.根据权利要求1所述的具有容错功能的三电平系统，其特征在于，所述备用模块包括冗余桥臂，所述冗余桥臂包括第一冗余开关管和第二冗余开关管，所述连接开关组包括第一连接开关、第二连接开关、第三连接开关、第四连接开关、第五连接开关和第六连接开关；所述第一冗余开关管的集电极与所述T型三电平电力电子器件的第一开关管组的每个集电极电连接，所述第一冗余开关管的发射极分别与所述第一连接开关、所述第三连接开关和所述第五连接开关的第一侧电连接；所述第二冗余开关管的发射极与所述T型三电平电力电子器件的第四开关管组的每个发射极电连接，所述第二冗余开关管的集电极分别与所述第二连接开关、所述第四连接开关和所述第六连接开关的第一侧电连接；所述第一连接开关和所述第二连接开关的第二侧与所述三电平电路的A相输出端电连接，所述第三连接开关和所述第四连接开关与所述三电平电路的B相输出端电连接，所述第五连接开关和所述第六连接开关与所述三电平电路的C相输出端电连接。4.根据权利要求1所述的具有容错功能的三电平系统，其特征在于，所述PWM组合逻辑模块包括与非门和或非门组成的逻辑电路，其中，将所述PWM信号和所述限流保护信号作为所述与非门的输入，将所述与非门的输出和所述故障检测保护信号作为所述或非门的输
入，将所述或非门的输出作为所述驱动信号。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：许颇，王一鸣，张文平，林万双，
申请(专利权)人：锦浪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：