MMC子模塊故障診斷與容錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、模塊化多電平換流器(Modular multilevel converter，MMC)作為一種新型的電壓源型換流器，有著高度模塊化的結(jié)構(gòu)，可以疊加輸出很高的電平，開(kāi)關(guān)頻率低，輸出電壓波形良好，在高壓大功率場(chǎng)合獲得了較為廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，MMC含有大量的子模塊，這既增大了系統(tǒng)的故障率，也使子模塊故障檢測(cè)的難度加大，為了快速維護(hù)系統(tǒng)，減少成本，提高其穩(wěn)定性，及時(shí)的檢測(cè)并定位出故障子模塊并采取可靠的故障容錯(cuò)措施是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)故

2、障子模塊檢測(cè)方法是通過(guò)在子模塊安裝電壓傳感器，對(duì)電容電壓進(jìn)行分析后進(jìn)行狀態(tài)判斷。對(duì)高電平MMC而言，橋臂子模塊的數(shù)量可達(dá)到數(shù)百之巨，會(huì)造成成本的增加和系統(tǒng)的復(fù)雜。本文重點(diǎn)分析了MMC子模塊IGBT故障時(shí)的電路工作情況及故障表現(xiàn)形式，提出了一種只需采集橋臂輸出電壓，結(jié)合子模塊開(kāi)關(guān)信號(hào)的MMC子模塊故障的檢測(cè)和診斷方法，該方法只需少量的傳感器，減少了成本。
　　本文首先對(duì)MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、工作原理和常用的調(diào)制策略進(jìn)行了介紹，

3、重點(diǎn)分析了最常見(jiàn)的載波移相脈寬調(diào)制策略和最近電平逼近調(diào)制策略。然后結(jié)合MMC子模塊的運(yùn)行原理和故障特性，針對(duì)子模塊中最常見(jiàn)的IGBT開(kāi)路和短路故障提出了無(wú)子模塊傳感器的MMC子模塊故障檢測(cè)方法，該方法結(jié)合子模塊中IGBT的控制觸發(fā)信號(hào)，從橋臂輸出電壓中分離出各子模塊的輸出電壓，再根據(jù)子模塊輸出電壓的變化情況判斷其故障狀態(tài)。通過(guò)搭建基于MATLAB/Simulink的7電平MMC故障仿真平臺(tái)，對(duì)所提出方法進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了所提方法的有效性