專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種非線性電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)(特別是冶金、鋼鐵、化工等)、交通、樓宇自動(dòng)化及家庭中獲得了廣泛的應(yīng)用，并且其裝置容量不斷增大和控制方式多樣化等，使得電網(wǎng)中電壓和電流波形畸變?cè)絹?lái)越嚴(yán)重，電網(wǎng)中的諧波污染狀況日益嚴(yán)重。對(duì)于電網(wǎng)中的無(wú)功功率補(bǔ)償和諧波抑制，國(guó)內(nèi)外采用較多的是無(wú)源電力濾波器(passive power filter, PPF),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)于特定次諧波有良好的濾波效果。如冶金和鋼鐵等行業(yè)供電電網(wǎng)上，一般均安裝PPF，容量從幾MVA到幾十MVA，它們對(duì)改善電網(wǎng)質(zhì)量發(fā)揮了一定作用，但是其濾波效果受電網(wǎng)阻抗和自身參數(shù)影響較大，且宜與電網(wǎng)阻抗發(fā)生串并聯(lián)諧振，容易引起事故，比如電容器燒毀，過(guò)電壓、過(guò)電流引起主開(kāi)關(guān)頻繁跳閘，嚴(yán)重影響供電安全。為了克服PPF的不足,有源電力濾波器(active power filter,APF)是目前研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。與PPF相比，APF具有以下優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
1.具有多種補(bǔ)償功能，不僅能夠補(bǔ)償各次諧波，還可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功功率和負(fù)序電流
等;
2.濾波性能不受電網(wǎng)阻抗的影響，不會(huì)與電網(wǎng)阻抗發(fā)生串并聯(lián)諧振；
3.諧波補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)頻率變化的影響；
4.實(shí)現(xiàn)了諧波動(dòng)態(tài)抑制，能夠快速響應(yīng)諧波的頻率和大小發(fā)生的變化；
5.由于裝置本身的輸出能力有限，即使系統(tǒng)諧波含量增大也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象；
6.具有良好的性價(jià)比，一臺(tái)APF可以完成多次諧波治理；
7.可以對(duì)一個(gè)諧波源單獨(dú)治理，也可以同時(shí)對(duì)多個(gè)諧波源進(jìn)行集中治理。正因?yàn)锳PF具有很多優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，越來(lái)越被用戶接受和采用。由于受目前電力電子開(kāi)關(guān)器件的限制，APF常用于低壓供電系統(tǒng)諧波治理場(chǎng)合。對(duì)于中、高壓大容量諧波治理場(chǎng)合，APF主電路一般需要采用開(kāi)關(guān)器件的串、并聯(lián)，多重化和多電平技術(shù)。采用開(kāi)關(guān)器件的串、并聯(lián)需要解決器件的動(dòng)態(tài)均壓、均流問(wèn)題；多重化技術(shù)中采用的變壓器具有飽和性和非線性，帶來(lái)控制復(fù)雜、保護(hù)困難等問(wèn)題；采用多電平技術(shù)是提高APF容量的一個(gè)重要的研究方向。1996 年，F(xiàn). Z. Peng,和 J. S. Lai 等人在“A Multilevel voltage-sourceinverter with separate DC source for Static Var Generation (IEEE Transactionson Industry Applications, 1996, 32 (5) : 1130-1138)” 文中提出了鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤鞯耐匮a(bǔ)結(jié)構(gòu)，將這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用于APF中，構(gòu)成鏈?zhǔn)接性措娏V波器可以顯著提高APF裝置的容量和耐壓等級(jí)，可不通過(guò)升壓變壓器用于中高壓大容量非線性負(fù)載的諧波補(bǔ)償，具有廣闊的應(yīng)用前景。鏈?zhǔn)紸PF的主電路是鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤?，每一相都是一個(gè)獨(dú)立的鏈，由結(jié)構(gòu)完全相同的多個(gè)鏈節(jié)單元級(jí)聯(lián)組成，每個(gè)鏈節(jié)單元是一個(gè)可輸出三電平的單相全橋逆變器及其控制單元組成。隨著鏈節(jié)單元級(jí)聯(lián)數(shù)目的增加，裝置的容量和耐壓等級(jí)也相應(yīng)增加。然而大量的使用開(kāi)關(guān)器件必然會(huì)增加故障發(fā)生的概率，這就有必要增加冗余鏈節(jié)單元，當(dāng)少于或者等于冗余個(gè)數(shù)鏈節(jié)單元故障時(shí)，故障鏈節(jié)單元能被旁路，裝置在故障鏈節(jié)單元旁路后繼續(xù)運(yùn)行，提高裝置的利用率和可靠性。因此每個(gè)鏈節(jié)單元有必要設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠的芳路結(jié)構(gòu)。中國(guó)專(zhuān)利201010624231.1和中國(guó)專(zhuān)利201020700497. 5提供一種采用機(jī)械開(kāi)關(guān)的鏈?zhǔn)絊TATC0M鏈節(jié)單元旁路結(jié)構(gòu)，選用特殊設(shè)計(jì)的機(jī)械開(kāi)關(guān)作為鏈節(jié)單元的旁路結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選用原件數(shù)量小，安裝操作方便。中國(guó)專(zhuān)利201010261610. 9提供了一種采用接觸器作為變頻器鏈節(jié)單元的旁路結(jié)構(gòu)。中國(guó)專(zhuān)利200520050490. 2、中國(guó)專(zhuān)利200810113842. 2、中國(guó)專(zhuān)利200810113844.1均采用可控硅作為鏈節(jié)單元的旁路結(jié)構(gòu)。以上旁路結(jié)構(gòu)均采用增加功率器件來(lái)完成鏈節(jié)單元旁路，這樣增加了額外的成本和體積；同時(shí)采用接觸器或者可控硅作為旁路的執(zhí)行器件，完成旁路功能需要的時(shí)間較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種在任何一個(gè)開(kāi)關(guān)器件出現(xiàn)故障時(shí)均可對(duì)鏈節(jié)單元進(jìn)行旁路控制，性能穩(wěn)定、可靠，利用率高，且可減少額外的成本和體積，同時(shí)實(shí)現(xiàn)旁路功能所用時(shí)間少的鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)及基于該旁路控制結(jié)構(gòu)的控制方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)，包括主控制器、一用于產(chǎn)生補(bǔ)償電壓并可對(duì)其鏈節(jié)單元旁路控制的鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤骱鸵挥糜诋a(chǎn)生補(bǔ)償電流的并與電網(wǎng)連接的電抗器；所述鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤髦饕蓛蓚€(gè)以上的級(jí)聯(lián)的鏈節(jié)單元組成；每個(gè)所述鏈節(jié)單元均包含單元控制器、故障檢測(cè)電路、單相全橋逆變器、DC/DC電源和直流耦合電路，所述單元控制器與所述主控制器、故障檢測(cè)電路和單相全橋逆變器連接，所述直流耦合電路的輸入端與其所在的鏈節(jié)單元的直流電壓兩端和鄰近的鏈節(jié)單元的直流電壓兩端電連接，所述DC/DC電源的輸入端與所述直流耦合電路的輸出端電連接，所述DC/DC電源的輸出端與所述單元控制器電連接，供給各組成部件的工作電源。進(jìn)一步地，所述單相全橋逆變器主要由四個(gè)開(kāi)關(guān)器件SI S4、四個(gè)二極管Dl D4和一個(gè)電容C組成，所述開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2、所述開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4分別串聯(lián)連接，且串聯(lián)連接的所述開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2與串聯(lián)連接的所述開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4并聯(lián)連接，并且四個(gè)所述開(kāi)關(guān)器件SI S4與四個(gè)所述二極管Dl D4依次一對(duì)一地反并聯(lián)連接；其中所述開(kāi)關(guān)器件SI的集電極與二極管Dl的陰極相連接的一端為P端，所述開(kāi)關(guān)器件S2的發(fā)射極與二極管D2的陽(yáng)極相連接的一端為M端，所述開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2及其反并聯(lián)的二極管Dl和二極管D2串聯(lián)電路的中點(diǎn)為U端，所述開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4及其反并聯(lián)的二極管D3和二極管D4串聯(lián)電路的中點(diǎn)為V端，所述P端和M端分別與所述電容C的正端和負(fù)端相連接，同時(shí)所述P端和M端還與所述U端和V端一并與所述故障檢測(cè)電路相連接。進(jìn)一步地，所述故障檢測(cè)電路包括有四組電路結(jié)構(gòu)相同的第一檢測(cè)單元、第二檢測(cè)單元、第三檢測(cè)單元和第四檢測(cè)單元，每組所述檢測(cè)單元均主要由一個(gè)光電隔離模塊、四個(gè)二極管D5 D8、四個(gè)電阻Rl R4和兩個(gè)電容Cl和C2組成，所述二極管D5、二極管D6、電阻Rl和電阻R3依次導(dǎo)通連接在所述光電隔離模塊的其中一個(gè)輸入端上，所述光電隔離模塊的另一個(gè)輸入端上導(dǎo)通連接有所述二極管D8，所述電阻R2、二極管D7和電容Cl的兩端均分別與所述光電隔離模塊的兩個(gè)輸入端導(dǎo)通連接，彼此并聯(lián)連接，且所述電阻R2和二極管D7的一端連接在所述電阻Rl和電阻R3之間，所述電容Cl的一端連接在所述電阻R3和所述光電隔離模塊的輸入端之間，所述光電隔離模塊的其中一個(gè)輸出端導(dǎo)通連接有所述電阻R4，另一輸出端接5V工作電源的負(fù)端，所述電容C2的兩端分別與所述光電隔離模塊的兩個(gè)輸出端導(dǎo)通連接；其中所述第一檢測(cè)單元的輸入端與所述單相全橋逆變器的P端和U端導(dǎo)通連接，所述第二檢測(cè)單元的輸入端與所述單相全橋逆變器的U端和M端導(dǎo)通連接，所述第三檢測(cè)單元的輸入端與所述單相全橋逆變器的P端和V端導(dǎo)通連接，所述第四檢測(cè)單元的輸入端與所述單相全橋逆變器的V端和M端導(dǎo)通連接，而且所述第一檢測(cè)單元、第二檢測(cè)單元、第三檢測(cè)單元和第四檢測(cè)單元的輸出端分別是Fl端、F2端、F3端和F4端，并與所述單元控制器導(dǎo)通連接。進(jìn)一步地，所述直流耦合電路包括有由兩個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管和由兩個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管；其中所述由兩個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器的P端和鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器的P’端導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源的V1+輸入端導(dǎo)通連接；所述由兩個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器的M端和鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器的M，端導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源的輸入端導(dǎo)通連接。進(jìn)一步地，所述直流耦合電路優(yōu)選方案包括有由三個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管和由三個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管；其中所述由三個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器的P端和兩個(gè)鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器的P’端、P”導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源的V1+輸入端導(dǎo)通連接；所述由三個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器的M端和兩個(gè)鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器的M，端、M”導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源的V1-輸入端導(dǎo)通連接。一種基于所述的鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)的控制方法，實(shí)時(shí)地對(duì)鏈?zhǔn)接性措娏V波器的鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤髦忻恳绘湽?jié)單元中開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其故障類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)判斷，充分利用該故障開(kāi)關(guān)器件所在的鏈節(jié)單元中非故障開(kāi)關(guān)器件的控制來(lái)達(dá)到旁路該故障鏈節(jié)單元的目的。進(jìn)一步地，本控制方法包括有以下步驟
a.故障檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)其所在鏈節(jié)單元中單相全橋逆變器的開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)；
b.該故障鏈節(jié)單元的單元控制器對(duì)故障檢測(cè)電路所檢測(cè)到的故障信息進(jìn)行判斷和故障分類(lèi)；
c.主控制器根據(jù)故障鏈節(jié)單元的單元控制器上報(bào)的故障分類(lèi)發(fā)出相應(yīng)的旁路控制命令；
d.該故障鏈節(jié)單元的單元控制器根據(jù)接收到主控制器發(fā)出的旁路控制命令對(duì)單相全橋逆變器的開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行合理的開(kāi)通控制，使該故障鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器輸出短路，實(shí)現(xiàn)旁路該故障鏈節(jié)單元的目的。進(jìn)一步地，所述該故障鏈節(jié)單元的單元控制器根據(jù)接收到主控制器發(fā)出的旁路控制命令對(duì)單相全橋逆變器的開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行合理的開(kāi)通控制，具體為該故障鏈節(jié)單元的單元控制器根據(jù)接收到主控制器發(fā)出的旁路控制命令向單相全橋逆變器中非故障的開(kāi)關(guān)器件發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)，使開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S3或者開(kāi)關(guān)器件S2和開(kāi)關(guān)器件S4導(dǎo)通，從而輸出短路，實(shí)現(xiàn)旁路控制。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明通過(guò)上述技術(shù)方案，在任何一個(gè)開(kāi)關(guān)器件出現(xiàn)短路和開(kāi)路故障及其它特定故障時(shí)，均可對(duì)該出現(xiàn)故障的開(kāi)關(guān)器件所在的鏈節(jié)單元進(jìn)行旁路控制，保證了該有源電路濾波器的正常工作，性能穩(wěn)定、可靠，利用率高，解決了必須退出運(yùn)行并排除故障后方才投入使用的問(wèn)題，而且無(wú)需額外附加旁路器件，減少了額外的成本和體積，同時(shí)實(shí)現(xiàn)旁路功能所用時(shí)間少于采用接觸器和可控硅完成旁路功能所用時(shí)間。同時(shí)本發(fā)明所述的控制方法不僅可以用于開(kāi)關(guān)器件開(kāi)路和短路故障檢測(cè)，還適用于鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶儞Q器的其它應(yīng)用場(chǎng)合，如靜止同步補(bǔ)償器(STATC0M)、靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)、變頻器等系統(tǒng)中的鏈節(jié)單元旁路控制。


圖1是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例中鏈節(jié)單元與主控制器的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例中單相全橋逆變器的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例中故障檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例中單相全橋逆變器的門(mén)極觸發(fā)信號(hào)波形 圖6是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例中直流耦合電路的結(jié)構(gòu)示意 圖7是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例中另一直流耦合電路的結(jié)構(gòu)示意 圖8是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例中開(kāi)關(guān)器件沒(méi)有發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)的檢測(cè)波形 圖9是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例中開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)的檢測(cè)波形 圖10是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)實(shí)施例中開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)的檢測(cè)波形圖； 圖11是本發(fā)明所述一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1、圖2、圖3和圖5中所示
本發(fā)明實(shí)施例所述的一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)，包括有主控制器1、一用于產(chǎn)生補(bǔ)償電壓并可對(duì)其鏈節(jié)單元旁路控制的鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤?和一用于產(chǎn)生補(bǔ)償電流的并與電網(wǎng)連接的電抗器3，根據(jù)電網(wǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償和諧波治理的需要，多電平逆變器2產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，通過(guò)電抗器3后產(chǎn)生補(bǔ)償電流，該電流注入到電網(wǎng)中，用于補(bǔ)償電網(wǎng)中所需的無(wú)功電流和諧波電流。所述鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤?主要由兩個(gè)以上的級(jí)聯(lián)的鏈節(jié)單元21組成；每個(gè)鏈節(jié)單元21均包含單元控制器211、故障檢測(cè)電路212、單相全橋逆變器213、DC/DC電源214和直流耦合電路215，所述單元控制器211通過(guò)光纖與主控制器I連接，還與故障檢測(cè)電路212和單相全橋逆變器213連接，所述直流耦合電路215的輸入端與其所在的鏈節(jié)單元21的直流電壓兩端和鄰近的鏈節(jié)單元21的直流電壓兩端電連接，所述DC/DC電源214的輸入端與直流耦合電路215的輸出端電連接，所述DC/DC電源214的輸出端與單元控制器211電連接，供給各組成部件的工作電源。本發(fā)明實(shí)施例所述的單相全橋逆變器213主要由四個(gè)開(kāi)關(guān)器件SI S4、四個(gè)二極管Dl D4和一個(gè)電容C組成，所述開(kāi)關(guān)器件SI S4均為IGBT管，所述開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2、所述開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4分別串聯(lián)連接，且串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2與串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4并聯(lián)連接，并且四個(gè)開(kāi)關(guān)器件SI S4與四個(gè)二極管Dl D4依次一對(duì)一地反并聯(lián)連接；其中開(kāi)關(guān)器件SI的集電極與二極管Dl的陰極相連接的一端為P端，開(kāi)關(guān)器件S2的發(fā)射極與二極管D2的陽(yáng)極相連接的一端為M端，開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2及其反并聯(lián)的二極管Dl和二極管D2串聯(lián)電路的中點(diǎn)為U端，開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4及其反并聯(lián)的二極管D3和二極管D4串聯(lián)電路的中點(diǎn)為V端，所述P端和M端分別與電容C的正端和負(fù)端相連接，同時(shí)P端和M端還與U端和V端一并與故障檢測(cè)電路212相連接。本發(fā)明工作時(shí)，主控制器I向單元控制器211發(fā)送的代表單相全橋逆變器213中開(kāi)關(guān)器件SI的開(kāi)關(guān)信號(hào)，經(jīng)過(guò)單元控制器211內(nèi)的開(kāi)關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電路后給出開(kāi)關(guān)器件SI門(mén)極觸發(fā)信號(hào)；主控制器I向單元控制器211發(fā)送的代表單相全橋逆變器213中開(kāi)關(guān)器件S3的開(kāi)關(guān)信號(hào)，經(jīng)過(guò)單元控制器211內(nèi)的開(kāi)關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電路后給出開(kāi)關(guān)器件S3門(mén)極觸發(fā)信號(hào)；為避免單相全橋逆變器213中開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2以及開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4直通現(xiàn)象，引入死區(qū)時(shí)間，開(kāi)關(guān)器件S2門(mén)極觸發(fā)信號(hào)和開(kāi)關(guān)器件S4門(mén)極觸發(fā)信號(hào)邏輯(如圖5)，其中“I”代表觸發(fā)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，“O”代表觸發(fā)開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷。主控制器I將運(yùn)行、停止、旁路命令，以數(shù)據(jù)編碼方式，通過(guò)傳遞到單元控制器211 ;單元控制器211將本鏈節(jié)單元21的開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)路故障、短路故障和直流電壓欠壓和過(guò)壓等信息，以數(shù)據(jù)編碼方式，通過(guò)傳遞到主控制器I。
如圖4、圖8至圖10中所示
本發(fā)明實(shí)施例所述的一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)中的故障檢測(cè)電路212包括有四組電路結(jié)構(gòu)相同的第一檢測(cè)單元2121、第二檢測(cè)單元2122、第三檢測(cè)單元2123和第四檢測(cè)單元2124，每組檢測(cè)單元2121 2124均主要由一個(gè)光電隔離模塊2125、四個(gè)二極管D5 D8、四個(gè)電阻Rl R4和兩個(gè)電容Cl和C2組成；所述光電隔離模塊2125為T(mén)LP521或6N137芯片，所述二極管D5、二極管D6、電阻Rl和電阻R3依次導(dǎo)通連接在光電隔離模塊2125的其中一個(gè)輸入端上，且二極管D5 D7為(單極性或雙極性)瞬態(tài)電壓吸收管或者穩(wěn)壓二極管，其中二極管D5和D6主要起到電壓截止作用，只有施加在回路上的電壓超過(guò)D5和D6的穩(wěn)壓值時(shí)，光電隔離模塊2125中發(fā)光二極管才有電流流過(guò)，所述光電隔離模塊2125的另一個(gè)輸入端上導(dǎo)通連接有二極管D8，二極管D8主要用于避免光電隔離模塊2125中發(fā)光二極管承受反向電壓，所述電阻R2、二極管D7和電容Cl的兩端均分別與光電隔離模塊2125的兩個(gè)輸入端導(dǎo)通連接，彼此并聯(lián)連接，且電阻R2和二極管D7的一端連接在電阻Rl和電阻R3之間，二極管D7主要用于起到穩(wěn)壓作用，避免施加到光電隔離模塊2125的發(fā)光二極管兩端的電壓過(guò)高，所述電容Cl的一端連接在電阻R3和光電隔離模塊2125的輸入端之間,所述光電隔離模塊2125的其中一個(gè)輸出端導(dǎo)通連接有電阻R4,另一輸出端接5V工作電源的負(fù)端，所述電容C2的兩端分別與光電隔離模塊2125的兩個(gè)輸出端導(dǎo)通連接，并且所述電阻Rl R3為限流分壓電阻，主要用于限制流過(guò)光電隔離模塊2125中發(fā)光二極管的電流，所述電阻R4是上拉電平電阻，所述電容Cl和C2為濾除高頻信號(hào)的濾頻電容；其中第一檢測(cè)單元2121的輸入端與單相全橋逆變器213的P端和U端導(dǎo)通連接，第二檢測(cè)單元2122的輸入端與單相全橋逆變器213的U端和M端導(dǎo)通連接，第三檢測(cè)單元2123的輸入端與單相全橋逆變器213的P端和V端導(dǎo)通連接，第四檢測(cè)單元2124的輸入端與單相全橋逆變器213的V端和M端導(dǎo)通連接，而且第一檢測(cè)單元2121、第二檢測(cè)單元2122、第三檢測(cè)單元2123和第四檢測(cè)單元2124的輸出端分別是Fl端、F2端、F3端和F4端，并與單元控制器211導(dǎo)通連接。例如設(shè)定單相全橋逆變器213中電容C兩端直流電壓最低工作電壓為，最高工作電壓為。作為本鏈節(jié)單元直流電壓欠壓，上報(bào)主控制器I ;作為本鏈節(jié)單元直流電壓過(guò)壓，上報(bào)主控制器I。當(dāng)故障檢測(cè)電路212中檢測(cè)單元輸入電壓、、和分別大于，小于時(shí)，第一檢測(cè)單元2121、第二檢測(cè)單元2122、第三檢測(cè)單元2123和第四檢測(cè)單元2124中光電隔離模塊2125各自導(dǎo)通，其Fl端、F2端、F3端和F4端分別輸出低電平；當(dāng)故障檢測(cè)電路212中檢測(cè)單元輸入電壓、、和低于時(shí)，第一檢測(cè)單元2121、第二檢測(cè)單元2122、第三檢測(cè)單元2123和第四檢測(cè)單元2124中光電隔離模塊2125不導(dǎo)通，F(xiàn)l端、F2端、F3端和F4端輸出高電平。下面以單相全橋逆變器213中電容C兩端電壓處在正常工作狀態(tài)下，詳述開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)路故障和短路故障檢測(cè)方法。本發(fā)明提出的故障檢測(cè)電路212中開(kāi)關(guān)器件故障檢測(cè)原理如下
開(kāi)關(guān)器件的短路故障檢測(cè)是在開(kāi)關(guān)器件門(mén)極觸發(fā)脈沖被封鎖情況下進(jìn)行。當(dāng)開(kāi)關(guān)器件SI出現(xiàn)短路故障時(shí)，單相全橋逆變器213中電容C兩端電壓直接加到第二檢測(cè)單元2122的U端和M端，第二檢測(cè)單元2122中的光電隔離模塊2125導(dǎo)通，第二檢測(cè)單元2122的F2端輸出低電平。同理，當(dāng)開(kāi)關(guān)器件S2出現(xiàn)短路故障時(shí)，第一檢測(cè)單元2121的Fl端輸出低電平；當(dāng)開(kāi)關(guān)器件S3出現(xiàn)短路故障時(shí)，第四檢測(cè)單元2124的F4端輸出低電平；當(dāng)開(kāi)關(guān)器件S4出現(xiàn)短路故障時(shí)，第三檢測(cè)單元2123的F3端輸出低電平。對(duì)于單相全橋逆變器213中同一橋臂的開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2或開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4同時(shí)出現(xiàn)短路故障，會(huì)造成單相全橋逆變器213中電容C放電，變?yōu)镺，造成本鏈節(jié)單元欠壓故障，上報(bào)主控制器1，其它情況的開(kāi)關(guān)器件短路故障或者組合短路故障，通過(guò)檢測(cè)Fl端、F2端、F3端和F4端的高低電平狀態(tài)，就可以判斷相應(yīng)開(kāi)關(guān)器件的是否出現(xiàn)短路故障。開(kāi)關(guān)器件SI S4的開(kāi)路故障檢測(cè)是在開(kāi)關(guān)器件門(mén)極觸發(fā)脈沖正常動(dòng)作情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷。圖8給出了開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2沒(méi)有發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)第一檢測(cè)單元2121的Fl端和第二檢測(cè)單元2122的F2端的波形(因檢測(cè)單元的延時(shí)以及開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)渡過(guò)程不影響本方法的分析結(jié)果，因此分析時(shí)不考慮這部分的影響)，其中開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2的信號(hào)為“ I ”代表開(kāi)關(guān)管子導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2的信號(hào)為“O”代表開(kāi)關(guān)管子關(guān)斷；F1端和F2端的信號(hào)為“ I ”代表高電平，F(xiàn)l端和F2端的信號(hào)為“O”代表低電平。從圖8可以看出，F(xiàn)l端的信號(hào)的高電平和低電平與開(kāi)關(guān)器件S2的關(guān)斷和開(kāi)通相對(duì)應(yīng)；F2端的信號(hào)的高電平和低電平與開(kāi)關(guān)器件SI的關(guān)斷和開(kāi)通相對(duì)應(yīng)。圖9給出了開(kāi)關(guān)器件SI發(fā)生開(kāi)路故障情況下Fl端和F2端的波形。從圖9可以看出，開(kāi)關(guān)器件SI發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，F(xiàn)2端的信號(hào)總是處于高電平。圖10給出了開(kāi)關(guān)器件S2發(fā)生開(kāi)路故障情況下Fl端和F2端的波形。從圖10可以看出，開(kāi)關(guān)器件S2發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，F(xiàn)l端的信號(hào)總是處于高電平。同理，對(duì)于開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4發(fā)生開(kāi)路故障可以做出相同分析。對(duì)于單相全橋逆變器213中開(kāi)關(guān)器件開(kāi)路故障，通過(guò)檢測(cè)Fl端、F2端、F3端和F4端的高低電平狀態(tài)，與開(kāi)關(guān)器件的觸發(fā)信號(hào)、、和比較，就可以判斷相應(yīng)開(kāi)關(guān)器件的是否出現(xiàn)開(kāi)路故障。這樣可以在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，判斷出開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)路故障，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)器件開(kāi)路故障的快速檢測(cè)。單元控制器211接收主控制器I的脈沖信號(hào)以及控制命令，當(dāng)鏈節(jié)單元21正常時(shí)，根據(jù)脈沖信號(hào)和控制命令，控制本鏈節(jié)單元21的單相全橋逆變器213輸出補(bǔ)償電壓；當(dāng)鏈節(jié)單元21發(fā)生開(kāi)關(guān)器件SI S4短路故障或者開(kāi)路故障時(shí)，經(jīng)過(guò)故障檢測(cè)電路212，并由單元控制器211判斷出本鏈節(jié)單元開(kāi)關(guān)器件故障類(lèi)型后，將此故障信息上報(bào)主控制器1，主控制器I根據(jù)本鏈節(jié)單元21的開(kāi)關(guān)器件故障類(lèi)型向本鏈節(jié)單元21發(fā)出相應(yīng)的旁路控制命令，單元控制器211根據(jù)該旁路控制命令地合理控制開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通，使本鏈節(jié)單元21的單相全橋逆變器213輸出短路，達(dá)到本鏈節(jié)單元21旁路的目的；或者當(dāng)鏈節(jié)單元21發(fā)生直流電壓欠壓和過(guò)壓特定故障需要旁路時(shí)，單元控制器211將此故障信息上報(bào)主控制器1，主控制器I根據(jù)該故障信息向本鏈節(jié)單元21發(fā)出旁路命令，單元控制器211根據(jù)該旁路控制命令地合理控制開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通，使本鏈節(jié)單元21的單相全橋逆變器213輸出短路，達(dá)到本鏈節(jié)單元21旁路的目的。如圖6和圖7中所示
本發(fā)明實(shí)施例所述的一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)中的直流耦合電路215包括有由兩個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管和由兩個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管(如圖6);其中，所述由兩個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器213的P端和鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器213的P’端導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源214的V1+輸入端導(dǎo)通連接；所述由兩個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器213的M端和鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器213的M，端導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源214的V1-輸入端導(dǎo)通連接。這樣，當(dāng)故障鏈節(jié)單元21被旁路后，該故障鏈節(jié)單元21的單相全橋逆變器213中電容C兩端的電壓變?yōu)榱銜r(shí)，直流耦合電路215將鄰近鏈節(jié)單元21的單相全橋逆變器213中電容C的電壓提供給DC/DC電源214電能。作為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方案，所述直流耦合電路215包括有由三個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管和由三個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管(如圖7);其中，所述由三個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器213的P端和兩個(gè)鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器213的P’端、P”導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源214的V1+輸入端導(dǎo)通連接；所述由三個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器213的M端和兩個(gè)鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器213的M’端、M”導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源214的Vl-輸入端導(dǎo)通連接。這樣，直流耦合電路215向DC/DC電源214提供的輸入電源更為可靠。如圖11所示
本發(fā)明實(shí)施例所述的一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路的控制方法，實(shí)時(shí)地對(duì)鏈?zhǔn)接性措娏V波器的鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤?中每一鏈節(jié)單元21中開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其故障類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)判斷，充分利用該故障開(kāi)關(guān)器件所在的鏈節(jié)單元21中非故障開(kāi)關(guān)器件的控制來(lái)達(dá)到旁路該故障鏈節(jié)單元21的目的。具體包括有以下步驟
步驟A.故障檢測(cè)電路212實(shí)時(shí)檢測(cè)其所在鏈節(jié)單元21中單相全橋逆變器213的開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)，并將檢測(cè)的故障信息傳送給其所在鏈節(jié)單元21的單元控制器211 ；
步驟B.該故障鏈節(jié)單元21的單元控制器211接收到該故障檢測(cè)電路212傳送過(guò)來(lái)的故障信息進(jìn)行判斷和故障分類(lèi)，并將故障分類(lèi)發(fā)送、上報(bào)給主控制器I ;
步驟C.主控制器I根據(jù)故障鏈節(jié)單元21的單元控制器211上報(bào)的故障分類(lèi)發(fā)出相應(yīng)的旁路控制命令；
步驟D.該故障鏈節(jié)單元21的單元控制器211根據(jù)接收到主控制器I發(fā)出的旁路控制命令對(duì)單相全橋逆變器213的開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行合理的開(kāi)通控制，使該故障鏈節(jié)單元21的單相全橋逆變器213輸出短路，實(shí)現(xiàn)旁路該故障鏈節(jié)單元21的目的。其中，所述該故障鏈節(jié)單元21的單元控制器211根據(jù)接收到主控制器I發(fā)出的脈沖信號(hào)和旁路控制命令對(duì)單相全橋逆變器213的開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行合理的開(kāi)通控制，具體為該故障鏈節(jié)單元21的單元控制器211根據(jù)接收到主控制器I發(fā)出的旁路控制命令向單相全橋逆變器213中非故障的開(kāi)關(guān)器件發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)，使開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S3或者開(kāi)關(guān)器件S2和開(kāi)關(guān)器件S4導(dǎo)通，從而輸出短路，實(shí)現(xiàn)旁路控制。這樣，通過(guò)本發(fā)明所述的鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路的控制結(jié)構(gòu)及基于該控制結(jié)構(gòu)的控制方法，在任何一個(gè)開(kāi)關(guān)器件出現(xiàn)短路和開(kāi)路故障及其它特定故障時(shí)，均可對(duì)該出現(xiàn)故障的開(kāi)關(guān)器件所在的鏈節(jié)單元進(jìn)行旁路控制，保證了該有源電路濾波器的正常工作，性能穩(wěn)定、可靠，利用率高，解決了必須退出運(yùn)行并排除故障后方才投入使用的問(wèn)題，而且無(wú)需額外附加旁路器件，減少了額外的成本和體積，同時(shí)實(shí)現(xiàn)旁路功能所用時(shí)間少于采用接觸器和可控硅完成旁路功能所用時(shí)間。
當(dāng)然，本發(fā)明所述的控制方法不僅可以用于開(kāi)關(guān)器件開(kāi)路和短路故障檢測(cè)，還適用于鏈?zhǔn)蕉嚯娖阶儞Q器的其它應(yīng)用場(chǎng)合，如靜止同步補(bǔ)償器(STATC0M)、靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)、變頻器等系統(tǒng)中的鏈節(jié)單元旁路控制。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括主控制器(I)、 一用于產(chǎn)生補(bǔ)償電壓并可對(duì)其鏈節(jié)單元旁路控制的鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤?2 )和一用于產(chǎn)生補(bǔ)償電流的并與外界電網(wǎng)連接的電抗器(3);所述鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤?2)主要由兩個(gè)以上的級(jí)聯(lián)的鏈節(jié)單元(21)組成；每個(gè)所述鏈節(jié)單元(21)均包含單元控制器(211)、故障檢測(cè)電路(212)、單相全橋逆變器(213)、DC/DC電源(214)和直流耦合電路(215)，所述單元控制器 (211)與所述主控制器(I)、故障檢測(cè)電路(212)和單相全橋逆變器(213)連接，所述直流耦合電路(215)的輸入端與其所在的鏈節(jié)單元(21)的直流電壓兩端和鄰近的鏈節(jié)單元(21) 的直流電壓兩端電連接，所述DC/DC電源(214)的輸入端與所述直流耦合電路(215)的輸出端電連接，所述DC/DC電源(214)的輸出端與所述單元控制器(211)電連接，供給各組成部件的工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述單相全橋逆變器(213)主要由四個(gè)開(kāi)關(guān)器件SI S4、四個(gè)二極管Dl D4和一個(gè)電容 C組成，所述開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2、所述開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4分別串聯(lián)連接，且串聯(lián)連接的所述開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2與串聯(lián)連接的所述開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件S4 并聯(lián)連接，并且四個(gè)所述開(kāi)關(guān)器件SI S4與四個(gè)所述二極管Dl D4依次一對(duì)一地反并聯(lián)連接；其中所述開(kāi)關(guān)器件SI的集電極與二極管Dl的陰極相連接的一端為P端，所述開(kāi)關(guān)器件S2的發(fā)射極與二極管D2的陽(yáng)極相連接的一端為M端，所述開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S2 及其反并聯(lián)的二極管Dl和二極管D2串聯(lián)電路的中點(diǎn)為U端，所述開(kāi)關(guān)器件S3和開(kāi)關(guān)器件 S4及其反并聯(lián)的二極管D3和二極管D4串聯(lián)電路的中點(diǎn)為V端，所述P端和M端分別與所述電容C的正端和負(fù)端相連接，同時(shí)所述P端和M端還與所述U端和V端一并與所述故障檢測(cè)電路(212)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述故障檢測(cè)電路(212)包括有四組電路結(jié)構(gòu)相同的第一檢測(cè)單元(2121)、第二檢測(cè)單元 (2122)、第三檢測(cè)單元(2123)和第四檢測(cè)單元(2124)，每組所述檢測(cè)單元(2121 2124)均主要由一個(gè)光電隔離模塊(2125)、四個(gè)二極管D5 D8、四個(gè)電阻Rl R4和兩個(gè)電容Cl和 C2組成，所述二極管D5、二極管D6、電阻Rl和電阻R3依次導(dǎo)通連接在所述光電隔離模塊 (2125)的其中一個(gè)輸入端上，所述光電隔離模塊(2125)的另一個(gè)輸入端上導(dǎo)通連接有所述二極管D8，所述電阻R2、二極管D7和電容Cl的兩端均分別與所述光電隔離模塊(2125)的兩個(gè)輸入端導(dǎo)通連接，彼此并聯(lián)連接，且所述電阻R2和二極管D7的一端連接在所述電阻Rl 和電阻R3之間，所述電容Cl的一端連接在所述電阻R3和所述光電隔離模塊(2125)的輸入端之間，所述光電隔離模塊(2125)的其中一個(gè)輸出端導(dǎo)通連接有所述電阻R4，另一輸出端接5V工作電源的負(fù)端，所述電容C2的兩端分別與所述光電隔離模塊(2125)的兩個(gè)輸出端導(dǎo)通連接；其中所述第一檢測(cè)單元(2121)的輸入端與所述單相全橋逆變器(213)的P端和 U端導(dǎo)通連接，所述第二檢測(cè)單元(2122)的輸入端與所述單相全橋逆變器(213)的U端和 M端導(dǎo)通連接，所述第三檢測(cè)單元(2123)的輸入端與所述單相全橋逆變器(213)的P端和 V端導(dǎo)通連接，所述第四檢測(cè)單元(2124)的輸入端與所述單相全橋逆變器(213)的V端和 M端導(dǎo)通連接，而且所述第一檢測(cè)單元(2121)、第二檢測(cè)單元(2122)、第三檢測(cè)單元(2123) 和第四檢測(cè)單元(2124)的輸出端分別是Fl端、F2端、F3端和F4端，并與所述單元控制器 (211)導(dǎo)通連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述直流耦合電路(215)包括有由兩個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管和由兩個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管；其中所述由兩個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器(213)的P端和鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器(213)的P’端導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的 DC/DC電源(214)的V1+輸入端導(dǎo)通連接；所述由兩個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的兩組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器(213)的M端和鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器(213)的M’端導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源(214) 的AV輸入端導(dǎo)通連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述直流耦合電路(215 )包括有由三個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管和由三個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管；其中所述由三個(gè)二極管正向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器(213)的P端和兩個(gè)鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器(213)的P’端、P”導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源(214)的V1+輸入端導(dǎo)通連接；所述由三個(gè)二極管反向串聯(lián)而成且相互并聯(lián)的三組二極管的輸入端分別與其所在鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器(213)的M端和兩個(gè)鄰近鏈節(jié)單元的單相全橋逆變器(213)的M’端、M”導(dǎo)通連接，輸出端均與其所在鏈節(jié)單元的DC/DC電源(214)的V1-輸入端導(dǎo)通連接。
6.一種基于上述權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)的控制方法，其特征在于，實(shí)時(shí)地對(duì)鏈?zhǔn)接性措娏V波器的鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤?2) 中每一鏈節(jié)單元(21)中開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其故障類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)判斷，充分利用該故障開(kāi)關(guān)器件所在的鏈節(jié)單元(21)中非故障開(kāi)關(guān)器件的控制來(lái)達(dá)到旁路該故障鏈節(jié)單元(21)的目的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，包括有以下步驟a.故障檢測(cè)電路(212)實(shí)時(shí)檢測(cè)其所在鏈節(jié)單元(21)中單相全橋逆變器(213)的開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)；b.該故障鏈節(jié)單元(21)的單元控制器(211)對(duì)故障檢測(cè)電路(212)所檢測(cè)到的故障信息進(jìn)行判斷和故障分類(lèi)；c.主控制器(I)根據(jù)故障鏈節(jié)單元(21)的單元控制器(211)上報(bào)的故障分類(lèi)發(fā)出相應(yīng)的旁路控制命令；d.該故障鏈節(jié)單元(21)的單元控制器(211)根據(jù)接收到主控制器(I)發(fā)出的旁路控制命令對(duì)單相全橋逆變器(213)的開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行合理的開(kāi)通控制，使該故障鏈節(jié)單元(21) 的單相全橋逆變器(213)輸出短路，實(shí)現(xiàn)旁路該故障鏈節(jié)單元(21)的目的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述該故障鏈節(jié)單元(21)的單元控制器(211)根據(jù)接收到主控制器(I)發(fā)出的旁路控制命令對(duì)單相全橋逆變器(213)的開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行合理的開(kāi)通控制，具體為該故障鏈節(jié)單元(21)的單元控制器(211)根據(jù)接收到主控制器(I)發(fā)出的旁路控制命令向單相全橋逆變器(213)中非故障的開(kāi)關(guān)器件發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)，使開(kāi)關(guān)器件SI和開(kāi)關(guān)器件S3或者開(kāi)關(guān)器件S2和開(kāi)關(guān)器件S4導(dǎo)通，從而輸出短路，實(shí)現(xiàn)旁 路控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鏈?zhǔn)接性措娏V波器鏈節(jié)單元旁路控制結(jié)構(gòu)及方法，包括主控制器、鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤骱团c電網(wǎng)連接的電抗器；所述鏈?zhǔn)蕉嚯娖侥孀兤髦饕啥鄠€(gè)級(jí)聯(lián)的鏈節(jié)單元組成；通過(guò)每個(gè)鏈節(jié)單元的故障檢測(cè)電路對(duì)鏈節(jié)單元中單相全橋逆變器開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并對(duì)其故障類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)判斷，充分利用該故障開(kāi)關(guān)器件所在的鏈節(jié)單元中非故障開(kāi)關(guān)器件的控制來(lái)達(dá)到旁路該故障鏈節(jié)單元的目的。保證該有源電力濾波器工作正常，性能穩(wěn)定、可靠，利用率高，解決了必須退出運(yùn)行并排除故障后方才投入使用的問(wèn)題，且無(wú)需額外附加旁路器件，減少額外的成本和體積，同時(shí)實(shí)現(xiàn)旁路功能所用時(shí)間少于采用接觸器和可控硅完成旁路功能所用時(shí)間。
文檔編號(hào)H02J3/18GK103036238SQ201210565458
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者陳峻嶺, 黃明星, 余懷林, 黃超憲, 蘇春苑, 李 杰, 韋延清, 湯國(guó)棟 申請(qǐng)人:珠海萬(wàn)力達(dá)電氣股份有限公司