1、链式逆变器故障单元的 无缝切除控制策略研究,西安交通大学电气工程学院 报告人：,报告目录,引言 故障原因及传统解决方案 故障无缝切除方案及其分析 无缝切除的概念、原则 PWM生成方法 无缝切除方法的理论分析 仿真与结论,引言,高压大功率 逆变器（组） 链式多电平逆变器CMI（cascaded multi-level inverter） CMI装置：庞大、复杂、子系统众多各子系统必须各自正常工作并且相互协作，任何一个部件失效必将影响整个装置的正常工作，甚至导致全局性故障。 CMI的故障诊断研究意义十分重大,故障原因及传统解决方案,CMI故障的原因 传统解决方案 直接旁路故障单元,故障原因及传统解
2、决方案,CMI故障的原因 自身故障：桥臂直通、过压故障、脉冲丢失、供电故障、过温保护 电力系统中的故障或扰动：过电压、三相不对称、负载突变本文主要关注CMI自身的故障以及由于电力系统的原因导致的CMI故障。,故障原因及传统解决方案,传统解决方案：采取旁路机构将故障功率单元直接切除,故障原因及传统解决方案,直接旁路故障单元以每相5个2H桥逆变器构成基于CPS-PWM控制的级联STATCOM为例仿真。等效开关频率10kHz，电压8kV，电流200A，连接电感6mH，载波频率1kHz，直流侧电压4400V。假设0.1s时A相第5个逆变器发生故障且被直接切除，对系统进行仿真。,故障原因及传统解决方案,
3、A相输出电压为13240V、THD为25.9%，B、C相输出电压为14360V、THD为17.25%。可以看出： CMI的A相输出电压幅值显著降低，输出波形严重畸变，甚至不符合并网要求。,故障原因及传统解决方案,结果显示：输出电压和输出电流严重不对称，输出电流完全不能跟踪指令电流，系统运行紊乱；更甚者将导致装置严重过流，使装置不安全。,故障原因及传统解决方案,可以看出：直接切除故障逆变器可能使得装置成为一个谐波、无功电源，使得传输线容量和线路损耗加大，导致装置过流，电网严重不对称。,无缝切除的概念,将CMI故障单元切除后，加以适当的控制就能使得CMI在故障单元切除前后工作状态基本不受影响，电压
4、、电流、功率因素、THD等各项主要性能指标基本不发生变化，这样的控制为故障无缝切除。,无缝切除的原则,等效开关频率不变 采样频率不变 输出基波电压幅值不变,PWM生成方法,故障前的脉冲时序图故障切除后、算法调整前的脉冲时序图算法调整后的脉冲时序图,无缝切除方法的理论分析,满足频率不变条件假设有 n个逆变器级联，载波周期为Tc，且采用CPS-PWM控制法，当有m个(nm)逆变器因故障而被旁路，则为：,无缝切除方法的理论分析,满足基波幅值不变条件 CMI输出电压uf的基波幅值Uf为：仅改变Udc ：仅改变M：同时改变Udc和M：,仿真与结论,0.1s时CMI发生故障并予以切除，调整算法后载波频率1250Hz ，电压5500V。CMI输出电压14360V，THD=17.25%，满足了输出电压、谐波成分和含量基本保持不变的要求。,仿真与结论,仿真与结论,仿真与结论,直接切除CMI故障单元可能导致一系列恶劣影响。要使故障单元切除后不影响原来的正常工作就必须重新组织控制算法。无缝切除控制策略应满足：等效开关频率不变、采样频率不变和输出基波电压幅值不变，要实现就必须调整载波周期，同时调整直流侧电压或者调制比。仿真结果表明该控制策略实现了故障无缝切除控制的目标。,谢 谢,欢迎提问交流,
