MMC子模塊故障診斷與容錯技術研究.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，開關頻率低，輸出電壓波形良好，在高壓大功率場合獲得了較為廣泛的應用。同時，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的難度加大，為了快速維護系統(tǒng)，減少成本，提高其穩(wěn)定性，及時的檢測并定位出故障子模塊并采取可靠的故障容錯措施是一個迫切需要解決的問題。傳統(tǒng)故

2、障子模塊檢測方法是通過在子模塊安裝電壓傳感器，對電容電壓進行分析后進行狀態(tài)判斷。對高電平MMC而言，橋臂子模塊的數(shù)量可達到數(shù)百之巨，會造成成本的增加和系統(tǒng)的復雜。本文重點分析了MMC子模塊IGBT故障時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)合子模塊開關信號的MMC子模塊故障的檢測和診斷方法，該方法只需少量的傳感器，減少了成本。
　　本文首先對MMC的拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)學模型、工作原理和常用的調(diào)制策略進行了介紹，

3、重點分析了最常見的載波移相脈寬調(diào)制策略和最近電平逼近調(diào)制策略。然后結(jié)合MMC子模塊的運行原理和故障特性，針對子模塊中最常見的IGBT開路和短路故障提出了無子模塊傳感器的MMC子模塊故障檢測方法，該方法結(jié)合子模塊中IGBT的控制觸發(fā)信號，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)。通過搭建基于MATLAB/Simulink的7電平MMC故障仿真平臺，對所提出方法進行了仿真，驗證了所提方法的有效性