【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子变换器故障诊断与容错，特别是涉及一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行控制系统。
技术介绍
1、直流微电网中可再生能源发电与储能系统之间的能量交互由双向dc-dc变换器完成，在此高压大功率应用场景下，多相交错并联和多电平技术被应用于变换器以提高电能传输的性能。三相交错并联三电平dc-dc变换器结合了交错并联和多电平技术，实现了大功率电能传输，保证了可再生能源发电与储能系统间的能量流动，提高了可再生能源发电系统的消纳能力。
2、由于储能微电网中dc-dc变换器承受较大母线电压并且在不同的运行状态之间高频切换，对功率器件的开关性能提出了更高的要求，这也导致了功率开关管在高频运行状态下更容易发生故障。已有调查表明，约46％的变换器故障是由开关器件引起的，而开关器件的故障包括了短路故障和开路故障。短路故障在普通单电感型dc-dc变换器中常见的表现是电感电流的上升，短时间内会造成较大的冲击电流，引起其他电路元器件的故障。因此对于短路故障的诊断，通常被集成在功率开关器件模块内部，通过过流检测的方式，在大电流的状态下通过熔断器熔断开关管，断开功率开关器件所在的支路，使短路故障发展成为开路故障。
3、现有针对dc-dc变换器功率开关器件的开路故障诊断方法主要分为3种：(1)基于变换器数学模型诊断方法；(2)基于变换器的电压、电流状态量诊断方法；(3)基于数据驱动的数据处理方法。其中基于变换器的电压、电流状态量诊断方法具有高效、低成本的优势，更利于在实际工程中使用，但该类方法中，能够表征故障的
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行控制系统，通过采样电感电流和输出电流来定位故障开关管的位置，并给出了故障诊断后的容错运行方案，可以保证变换器在发生开路故障后仍具有稳态运行能力。本专利技术的方法具有检测速度快，定位准确，诊断流程简单等优点。
2、一方面，本专利技术提出了一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，所述变换器包括6个开关管半桥，包括以下步骤：
3、步骤1、在所述变换器6个开关管半桥的三角载波信号峰值时刻采集对应电感电流ili，i＝1～6，根据电感电流的正负判断电路当前状态；若所述变换器的ili全部大于0，则判定所述变换器无故障发生或运行在故障暂态；若所述变换器的任一ili小于0，则判定所述变换器进入故障稳态；
4、步骤2、在采样的电感电流ili全部大于0时，通过输出电流采样点之间的电流斜率与主控开关管驱动信号下降沿判断开路故障的位置；在采样的任一电感电流ili小于0时，则判定ili小于0所对应半桥的主控开关管发生开路故障；
5、步骤3、完成故障定位后，闭锁故障半桥对应相4个开关管的驱动信号，并重新配置剩余两相载波信号的移相角为180°，退化为两相交错并联运行。
6、更进一步地，在所述步骤2中：
7、在ili大于0时，构造采样pwm信号，在采样pwm信号上升沿和下降沿对输出电流iall进行采样保存；在采样pwm信号上升沿时刻计算两次相邻采样间隔之间的输出电流斜率l1、l2，若l1≠l2，表示未检测到主控开关管开路故障；若l1＝l2，则表示发生了主控开关管开路故障，并且故障位置为两个上升沿采样时刻之间，开关管驱动信号存在高低电平转换所对应的开关管。
8、更进一步地，所述采样pwm信号为：
9、ssample＝sa1+sa4+sb1+sb4+sc1+sc4-floor(6*d)
10、其中，sa1、sa4、sb1、sb4、sc1、sc4分别为a、b、c相上下桥臂主控开关管的驱动信号，高电平时为1，低电平时为0，d为输出占空比，floor函数为小于或者等于指定表达式的最小整数。
11、更进一步地，所述输出电流斜率l1、l2表示为：
12、
13、
14、其中iall_r(k)表示该上升沿时刻的输出电流采样值，iall_r(k-1)表示前一上升沿时刻的输出电流采样值，iall_f(k)表示在两个上升沿时刻中间的下降沿时刻输出电流采样值，δt1表示前一上升沿时刻到下降沿时刻的持续时间，δt2表示下降沿时刻到该上升沿时刻的持续时间。
15、更进一步第，步骤3具体为：
16、若a相上半桥臂或下半桥臂主控开关管检测到开路故障，则将a相上下桥臂主控开关管的驱动信号sa1、sa4及其互补控制信号置0，b相上半桥臂和下半桥臂载波信号在原有信号基础上移相120°，c相上半桥臂和下半桥臂载波信号在原有信号基础上移相60°；
17、若b相上半桥臂或下半桥臂主控开关管检测到开路故障，则将b相上下桥臂主控开关管的驱动信号sb1、sb4及其互补控制信号置0，a相上半桥臂和下半桥臂载波信号不变，c相上半桥臂和下半桥臂载波信号在原有信号基础上移相60°；
18、c相上半桥臂或下半桥臂主控开关管检测到开路故障，则将c相上下桥臂主控开关管的驱动信号sc1、sc4及其互补控制信号置0，a相上半桥臂和下半桥臂载波信号不变，b相上半桥臂和下半桥臂载波信号在原有信号基础上移相300°。
19、更进一步地，步骤3中，为保证退化为两相交错并联运行时输出纹波仍然符合要求，各相电感l1～l6和输出电容co的参数选取遵循以下原则：
20、li＝6li_normal(i＝1～6)
21、co＝3co_normal
22、其中，li_normal和co_normal分别表示按照三相交错并联三电平稳态运行时符合电感电流纹波和输出电压纹波要求所设计的电感电容参数，即：
23、
24、
25、其中，vin为三相交错并联三电平dc-dc变换器的输入电压，fs为开关频率，δiall_max为最大输出电流纹波，δvo_max为最大输出电压纹波。
26、另一方面，本专利技术提出了一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行控制系统，所述变换器包括6个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，在所述步骤2中：
3.根据权利要求2所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，所述采样PWM信号为：
4.根据权利要求2所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，所述输出电流斜率l1、l2表示为：
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
6.根据权利要求1所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，所述步骤3中，为保证退化为两相交错并联运行时输出纹波仍然符合要求，各相电感L1～L6和输出电容Co的参数选取遵循以下原则：
7.一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行控制系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行控制
9.根据权利要求7所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行控制系统，其特征在于，在所述容错运行控制模块中：
10.根据权利要求8所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行控制系统，其特征在于，所述采样PWM信号为：
...【技术特征摘要】
1.一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，在所述步骤2中：
3.根据权利要求2所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，所述采样pwm信号为：
4.根据权利要求2所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，所述输出电流斜率l1、l2表示为：
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种三相交错并联三电平变换器故障诊断与容错运行方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
6.根据权利要求1所述的一种三相交错并联三电...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐永海，孙曙光，袁敞，宋昕一，陈怡薇，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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