一种基于双重滑模观测器的MMC开关管开路故障诊断与定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双重滑模观测器的MMC开关管开路故障诊断与定位方法，包括：(1)将MMC中三相上下桥臂的第i个子模块在概念上进行组合形成子单元；(2)MMC正常运行时，将每个子单元中子模块的电容电压相加，得到子单元电容电压和U

【技术实现步骤摘要】
一种基于双重滑模观测器的MMC开关管开路故障诊断与定位方法


[0001]本专利技术涉及电力电子设备故障诊断与定位领域，尤其是涉及一种基于双重滑模观测器的MMC开关管开路故障诊断与定位方法。

技术介绍

[0002]MMC被认为是最具有潜力的柔性直流输电的电力电子拓扑之一，目前在中高压柔性直流输电领域中占据了非常重要的地位。MMC高度的模块化，不需要昂贵且笨重的变压器，展现出了很好的发展前景。
[0003]MMC由大量的子模块组成，每个子模块的开关性能直接影响到系统的可靠运行，因此采取保障MMC正常运行的措施是必不可少的。当子模块发生开路故障时，若因为没有及时地定位出故障子模块而引起系统大面积损坏，从而导致更严重的安全问题。故障诊断是保障MMC不受故障的影响，子模块开路故障对MMC子模块电容电压有直接影响，目前常用的MMC故障诊断的方法有卡尔曼滤波法，神经网络，滑模观测器法。
[0004]卡尔曼滤波利用线性系统的状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计，但是必须保存之前的状态值。如公开号为CN108872790A的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双重滑模观测器的MMC开关管开路故障诊断与定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将MMC中三相上、下桥臂的第i个子模块在概念上进行组合，形成新的三相观测单元，称为子单元；(2)MMC正常运行时，每个子单元的所有子模块电容电压和是U
si
；设计子单元电容电压和的滑模观测器，根据其估计值与实际值的残差是否超过了正常波动的范围，由此判断该子单元的开关管是否发生开路故障；(3)设计桥臂电流的滑模观测器，检测此桥臂电流的估计值与实际值的残差是否超过了正常波动的范围，由此判断该桥臂开关管是否发生上/下开路故障；(4)当子单元电容电压和的滑模观测器与桥臂电流的滑模观测器都检测到开关管出现开路故障，即可定位出发生故障的子模块。2.根据权利要求1所述的基于双重滑模观测器的MMC开关管开路故障诊断与定位方法，其特征在于，步骤(1)中，每相上下桥臂的第i个子模块的调制波相位差180
°
。3.根据权利要求1所述的基于双重滑模观测器的MMC开关管开路故障诊断与定位方法，其特征在于，步骤(1)中，三相上/下桥臂的第i个子模块之间的电容电压波动量的相位各差60
°
。4.根据权利要求1所述的基于双重滑模观测器的MMC开关管开路故障诊断与定位方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程为：(2
‑
1)MMC正常工作时，根据MMC拓扑，得到j(j＝u,v,w)相上、下桥臂第i个子模块电容电压微分方程为：式中，S
jpi
和S
jni
分别为上、下桥臂第i个子模块的开关函数；i
jpi
和i
jni
分别为j相上、下桥臂的桥臂电流；i
j
为j相交流侧输出电流；u
jpi
和u
jni
分别为j相第i个子单元上/下桥臂电压，C
u
为电容；(2
‑
2)对于第i个子单元，设计观测电压U
si
的滑模观测器；其中，一个子单元由六个子模块组成，子单元观测电压U
si
为一个子单元内部各子模块电容电压之和，即：U
si＝
u
wpi
+u
wni
+u
vpi
+u
vni
+u
upi
+u
uni
ꢀꢀꢀꢀ
(2)根据式(1)和式(2)得到：将上式表示成状态方程：式中，表示子单元电容电压和的估计值，且：
i＝i
dc
[1 ... 1]
T
，i
a
＝i
u
[1 ... 1]
T
，i
b
＝i
v
...

【专利技术属性】
技术研发人员：白志红，郭咏春，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：