模块化多电平变换器子模块单管开路故障诊断与定位方法OA

模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)常采用排序均压算法作为子模块电容电压控制策略,此时存在半桥子模块上管开路故障定位困难的问题,由此提出1种基于重构子单元电压的MMC子模块绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)开路故障定位方法。建立了三相MMC电压回路方程,分析了半桥子模块发生单管开路故障时电流流通路径对电容电压的影响,以及导致输出电流与桥臂环流发生异常的原因。采用基于扩展卡尔曼滤波器EKF(extended Kalman filter)的自适应状态观测器对输出电流和桥臂环流进行最优估计,利用上述最优估计值与实际采样值之间的残差进行故障诊断。随后对三相系统中与故障桥臂位置相同的子模块进行分组重构,得到重构子单元,利用基于EKF的自适应状态观测器估计重构子单元电压,将其与对应的重构子单元实际电压平均值之间的差值与设定的阈值进行比较,从而实现故障定位。选取4种典型子模块IGBT开路故障工况进行实验验证,实验结果表明所提出的故障诊断及定位方法正确可行。