改进型级联h桥型dstatcom装置n+1冗余容错控制策略 improved n+1 redundant fault-tolerant control strategy of cascaded h-bridge dstatcom.pdfVIP

第30卷第7期 电力自动化设备 VoL30No．7 ElectricPowerAutomation @2010年7月 Equipment Jul．2010 改进型级联H桥型DSTATCOM装置 n+1冗余容错控制策略 许胜·，赵剑锋1，许杏桃2 (1．东南大学电气工程学院，江苏南京210096； 2．泰州市供电公司，江苏泰州225300) 摘要：基于单位功率因数四象限H桥整流器的直流电容电压的均衡控制方法．提出了一种应用在级联H桥 容电压的方法．来保证装置故障后的正常运行。其主要特点是故障相在故障前后各功率单元的直流侧电压 不相同．根据装置运行容量要求在故障后作相应的调整。从而在装置正常工作时，能够有效提高各功率单元 电压在故障前后良好的谐波特性。采用调整故障相载波频率的方法．对该相非故障单元的CPS．SPWM脉冲生 成时序作了相应的调整。实验结果表明，采用该故障容错控制策略。当装置出现冗余度以内的功率单元故障 时。装置能够及时调整故障相输出功率。装置的补偿性能在故障后不受影响。 关键词：级联H桥型变流器；DSTATCOM；乃+1冗余；故障容错：CPS．SPWM；谐波特性 46 中图分类号：TM 文献标识码：A 0引言 级联H桥型多电平变流器结构[卜。]被广泛应用 于配电静止同步补偿器(DSTATCOM)等大功率变流 装置。在实际工程应用中．随着级联功率单元数量的 增加．装置发生故障的概率也会提高．从而降低了装 图1桥臂直通故障示意图 Schematicof 置运行的安全可靠性[5]。因此．有必要对级联型变流 Fig．1 diagrambridge alT／Ishort．circuitfault 装置的故障机理及其容错控制方法[6-10]进行研究。 本文首先分析了级联H桥型变流装置常见的 臂为例，当开关V们处于导通状态，V亿由于某种故障 故障机理．然后重点介绍了传统的n+1故障冗余控 原因导通时。左桥臂将处于直通状态。此时，直流电 容将通过该桥臂放电．从而产生很大的短路电流和 制策略。在此基础上．结合单位功率因数UPF(Unit Power di／dt，若不及时处理，将烧毁IGBT开关器件。 Factor)四象限H桥整流器的直流电容电压均 衡控制方法．提出一种改进型n+l冗余故障旁路容 引起IGBT开关误动作的原因可分为2种：一种 错控制策略。最后．为保证装置故障前后输出电压良 是IGBT自身的损坏造成的短路或断路：另一种是驱 动控制电路故障所引起的触发脉冲的误发生．或者 好的谐波特性．详细分析了装置故障后CPS．SPWM 开关调制策略的调整方法。 是干扰信号引起的误触发。无论哪种原因造成的桥 臂直通故障．都应在IGBT短路过流允许时间内阻断 1 级联H桥型变流装置的故障机理 桥臂的直通短路． 1．2过压故障 对于级联H桥DSTATCOM装置而言．功率单元 过压故障一般指IGBT关断过电压．如图2所 模块是装置最主要的组成部分．也是最主要的故障