有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法及装置与流程

1.本发明涉及测量领域，具体涉及一种有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法及装置。


背景技术：

2.现有的有源钳位型三电平（anpc）逆变器是通过三相同时开环打逆变模式，比较逆变侧交流滤波电容电压与给定电网电压，如果与给定电压的有效值或瞬时值相等，则判断认为三相桥臂器件都正常，可以正常并网。这种方法采用三相同时开环打逆变模式，如果驱动电路或莫个器件出现故障，则会使得本桥臂器件及其他桥臂器件的损坏，使损失进一步扩大。另外,此种方法并不能锁定故障桥臂及故障器件的位置。
3.上述问题是目前亟待解决的。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法及装置。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法，所述方法包括：对第一相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；对第二相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；对第三相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；依据三相自检结果锁定故障器件位置。
6.进一步的，所述对第一相中的六个功率器件进行自检的方法包括：将所有功率器件关断；将第一相中的第一功率器件t1、第三功率器件t3、第六功率器件t6打开，检测u
an
，判断对应的功率器件是否故障；将第三功率器件t3关断，将第二功率器件t2打开，检测u
an
，判断第二功率器件t2是否导通，第三功率器件t3是否关断；将第二功率器件t2关断，第三功率器件t3打开；将第三功率器件t3、第一功率器件t1、第六功率器件t6依次关断；将第一相中的第二功率器件t2、第四功率器件t4、第五功率器件t5打开，检测u
an
，判断对应的功率器件是否故障；将第二功率器件t2关断，将第三功率器件t3打开，检测u
an
，判断第三功率器件t3是否导通，第二功率器件t2是否关断；将第三功率器件t3关断，将第二功率器件t2打开；将第二功率器件t2、第四功率器件t4、第五功率器件t5依次关断。
7.进一步的，所述将第一相中的第一功率器件t1、第三功率器件t3、第六功率器件t6打开，检测u
an
，判断对应的功率器件是否故障的方法包括：
先将第六功率器件t6打开，检测u
an
，若u
an
小于0，则，第六功率器件t6不能正常导通，反之，则正常导通；然后将第一功率器件t1打开，检测u
an
，若u
an
不等于u
up
，则第二功率器件t2、第五功率器件t5正常关断；最后将第三功率器件t3打开，检测u
an
，若u
an
大于0，则，第三功率器件t3不能正常导通，如果u
an
等于0，则第三功率器件t3正常导通，第四功率器件t4正常关断。
8.进一步的，所述将第三功率器件t3关断，将第二功率器件t2打开，检测u
an
，判断第二功率器件t2是否导通，第三功率器件t3是否关断的步骤，即：若u
an
等于u
up
，则第二功率器件t2正常导通，第三功率器件t3正常关断。
9.进一步的，所述将第三功率器件t3关断，将第二功率器件t2打开，检测u
an
，判断第二功率器件t2是否导通，第三功率器件t3是否关断的步骤中，第三功率器件t3关断，将第二功率器件t2打开的步骤如下：采用缓冲切换的过程，第二功率器件t2的占空比逐渐增大到满占空比，同时，第三功率器件t3的占空比逐渐减小到0。
10.进一步的，所述将第二功率器件t2关断，第三功率器件t3打开的步骤，即：采用缓冲切换的过程，第二功率器件t2的占空比逐渐减小到0，同时，第三功率器件t3的占空比逐渐减小到0。
11.进一步的，所述将第一相中的第二功率器件t2、第四功率器件t4、第五功率器件t5打开，检测u
an
，判断对应的功率器件是否故障的步骤包括：先将第五功率器件t5打开，检测u
an
，若u
an
大于0，则，第五功率器件t5不能正常导通，反之，则正常导通；然后将第四功率器件t4打开，检测u
an
，若u
an
不等于-u
down
，则第三功率器件t3、第六功率器件t6正常关断；最后将第二功率器件t2打开，检测u
an
，若u
an
小于0，则，第二功率器件t2不能正常导通，若u
an
等于0，第二功率器件t2正常导通，第一功率器件t1正常关断。
12.进一步的，所述将第二功率器件t2关断，将第三功率器件t3打开，检测u
an
，判断第三功率器件t3是否导通，第二功率器件t2是否关断的步骤，即：若u
an
等于-u
down
，则第三功率器件t3可以正常导通，第二功率器件t2正常关断。
13.进一步的，所述将第二功率器件t2关断，将第三功率器件t3打开，检测u
an
，判断第三功率器件t3是否导通，第二功率器件t2是否关断的步骤中，第二功率器件t2关断，将第三功率器件t3打开的步骤如下：采用缓冲切换的过程，第三功率器件t3的占空比追歼增大到满占空比，同时，第二功率器件t2的占空比逐渐减小到0。
14.本发明还提供了一种采用如上述的一种有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法的装置，所述装置包括：第一相自检模块，适于对第一相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；第二相自检模块，适于对第二相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；
第三相自检模块，适于对第三相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；故障判定模块，适于依据三相自检结果锁定故障器件位置。
15.本发明的有益效果是，本发明提供了一种有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法及装置，其中，有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法，包括：对第一相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；对第二相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；对第三相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；依据三相自检结果锁定故障器件位置。可以单步对每相的每个功率器件进行检测，避免了检测器件过程损坏其他器件，同时锁定故障器件的位置。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
17.图1是本发明所提供的有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法的流程图。
18.图2是本发明所提供的有源钳位型三电平逆变器的的拓扑图。
19.图3是本发明所提供的模式0切换到模式1的切换图。
20.图4是本发明所提供的自检模式2中缓冲切换过程图。
21.图5是本发明所提供的自检模式3中缓冲切换过程图。
22.图6是本发明所提供的模式0-模式8的流程图。
具体实施方式
23.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
24.实施例1本实施例1提供了一种有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法，有源钳位型三电平逆变器的拓扑图如图2所示。所述方法包括：s110：对第一相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障。
25.具体来说，请参阅图6，步骤s110包括以下步骤：s111：将所有功率器件关断，该步骤定义为自检模式0。
26.s112：将第一相中的第一功率器件t1、第三功率器件t3、第六功率器件t6打开，检测u
an
，判断对应的功率器件是否故障。
27.该步骤定义为自检模式1。由自检模式0切换到自检模式1切换图如图3所示，箭头方向表示电流方向。
28.具体来说，判断过程如下：自检模式0到自检模式1的切换过程又分为三个子状态：子状态1：先将第六功率器件t6打开，检测u
an
，若u
an
小于0，则，第六功率器件t6不能正常导通，反之，则正常导通；子状态2：然后将第一功率器件t1打开，检测u
an
，若u
an
不等于u
up
，则第二功率器件t2、第五功率器件t5正常关断；子状态3：最后将第三功率器件t3打开，检测u
an
，若u
an
大于0，则，第三功率器件t3
不能正常导通，如果u
an
等于0，则第三功率器件t3正常导通，第四功率器件t4正常关断。
29.s113：将第三功率器件t3关断，将第二功率器件t2打开，检测u
an
，判断第二功率器件t2是否导通，第三功率器件t3是否关断。
30.该步骤定义为自检模式2。若u
an
等于u
up
，则第二功率器件t2正常导通，第三功率器件t3正常关断。
31.由于，直接将第三功率器件t3关断，第二功率器件t2一次导通，在滤波lc上瞬时作用u
up
，冲击电流非常大。因此，在本实施例中，采用缓冲切换过程，如图4所示，箭头方向表示电流方向。
32.采用缓冲切换的过程，第二功率器件t2的占空比逐渐增大到满占空比，同时，第三功率器件t3的占空比逐渐减小到0。输出电压u
an
的电压如图4右图所示，此时输出电压u
an
等于u
up
，说明第一功率器件t1，第二功率器件t2正常导通，第三功率器件t3正常关断，第六功率器件t6正常导通。
33.s114：将第二功率器件t2关断，第三功率器件t3打开。
34.该步骤，定义为自检模式3。
35.为了进一步检测，将t2管关断，t3管导通，将输出电压再此钳位到n点，在此状态下并没判断器件是否正常。切换过程是自检模式1到自检模式2的逆过程。采用缓冲切换的过程，第二功率器件t2的占空比逐渐减小到0，同时，第三功率器件t3的占空比逐渐减小到0。如图5所示，箭头方向表示电流方向。
36.s115：将第三功率器件t3、第一功率器件t1、第六功率器件t6依次关断。
37.该步骤，定义为自检模式4。为了进行下半桥臂的检测，将所有桥臂恢复关断状态，按照第三功率器件t3、第一功率器件t1、第六功率器件t6依次关断，保证安全钳位。
38.s116：将第一相中的第二功率器件t2、第四功率器件t4、第五功率器件t5打开，检测u
an
，判断对应的功率器件是否故障。
39.该步骤，定义为自检模式5。
40.具体来说，自检模式4切换到切换到自检模式5的过程包括以下三个子状态：子状态1，先将第五功率器件t5打开，检测u
an
，若u
an
大于0，则，第五功率器件t5不能正常导通，反之，则正常导通。
41.子状态2：然后将第四功率器件t4打开，检测u
an
，若u
an
不等于-u
down
，则第三功率器件t3、第六功率器件t6正常关断。
42.子状态3：最后将第二功率器件t2打开，检测u
an
，若u
an
小于0，则，第二功率器件t2不能正常导通，若u
an
等于0，第二功率器件t2正常导通，第一功率器件t1正常关断。
43.s117：将第二功率器件t2关断，将第三功率器件t3打开，检测u
an
，判断第三功率器件t3是否导通，第二功率器件t2是否关断。
44.该步骤，定义为自检模式6。若u
an
等于-u
down
，则第三功率器件t3可以正常导通，第二功率器件t2正常关断。采用缓冲切换的过程，第三功率器件t3的占空比追歼增大到满占空比，同时，第二功率器件t2的占空比逐渐减小到0。具体过程与自检模式2同理。
45.s118：将第三功率器件t3关断，将第二功率器件t2打开。
46.该步骤，定义为自检模式7。为了进一步检测，第三功率器件t3关断，将第二功率器件t2打开，将输出电压再此钳位到n点，在此状态下并没判断器件是否正常。切换过程是模
式5到模式6的逆过程。采用缓冲切换的过程，第三功率器件t3的占空比由满占空比减小至0，第二功率器件t2的占空比由0逐渐增大到1。
47.s119：将第二功率器件t2、第四功率器件t4、第五功率器件t5依次关断。
48.该步骤，定义为自检模式8。将第二功率器件t2、第四功率器件t4、第五功率器件t5依次关断，保证安全钳位。
49.s120：对第二相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障。
50.该步骤与步骤s110相同，只是检测的不同相。
51.s130：对第三相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障。
52.该步骤与步骤s110相同，只是检测的不同相。
53.s140：依据三相自检结果锁定故障器件位置。
54.由于每相检测时，均会判断出对应功率器件是否故障，因此，可以根据自检结果锁定故障器件位置。
55.本发明还提供了一种采用如上述的一种有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法的装置，所述装置包括：第一相自检模块，适于对第一相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；第二相自检模块，适于对第二相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；第三相自检模块，适于对第三相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；故障判定模块，适于依据三相自检结果锁定故障器件位置。
56.可以单步对每相的每个功率器件进行检测，避免了检测器件过程损坏其他器件，同时锁定故障器件的位置。
57.综上所述，本发明提供了一种有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法及装置，其中，有源钳位型三电平逆变器的桥臂自检方法，包括：对第一相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；对第二相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；对第三相中的六个功率器件进行自检，检测每个功率器件是否故障；依据三相自检结果锁定故障器件位置。可以单步对每相的每个功率器件进行检测，避免了检测器件过程损坏其他器件，同时锁定故障器件的位置。
58.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。