【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三电平混合anpc逆变器，尤其涉及一种三电平混合anpc逆变器的容错调制方法及系统。
技术介绍
1、随着我国能源结构从化石能源到新能源的转变，三电平逆变器正广泛应用于光伏发电、风力发电和电动汽车的充电系统中。传统的三电平逆变器由si-igbt和二极管组成。这种结构容易引起功率半导体开关器件的不平衡损耗问题，进而导致开关器件的温度增加，系统的可靠性降低。为了解决此问题，提出了三电平混合有源终点钳位型(anpc)逆变器，三电平混合有源anpc逆变器由si-igbt和sic-mosfet两种功率开关器件组成，因为sic器件的电子迁移率高于si器件，具有更优秀的高频特性，所以在很多已经提出的anpc的调制策略中，si-igbt以基频进行调制，sic-mosfet以开关频率进行调制。
2、虽然三电平混合anpc逆变器在效率和功率密度方面具有优势，但是，随着功率开关器件的增加，故障的可能性更高，系统的可靠性降低了。电源开关故障分为两种类型：短路故障和开路故障。短路故障是由电路中开关器件无法正常关断导致的，这会导致电流急剧增加，并可能导致电气系统损坏，因此当短路故障发生时必须立即停机。开路故障是由电路中开关器件无法正常闭合导致的，容错控制是一种针对开路故障设计的应对措施。功率开关器件是提升系统可靠性的主要因素，当某一开关器件发生开路故障时，畸变电流会增大器件的功率损耗，使得其余开关器件的寿命降低。除此之外，电解电容作为逆变器的直流部分，也是提高系统可靠性的主要因素。根据调查，60％-72％的电源故障是由电解电容的击穿
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于如何提高三电平混合anpc逆变器系统的可靠性。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种三电平混合anpc逆变器的容错调制方法，包括：
3、步骤一、构建功率开关器件和直流侧电容的剩余寿命预测模型；
4、步骤二、基于功率开关器件和直流侧电容的剩余寿命构建寿命因子；
5、步骤三、根据寿命因子选择svpwm-ft或dpwm-ft进行调制。
6、优选的，所述步骤一中借助miner规则构建功率开关器件的剩余寿命预测模型，借助功率损耗构建直流侧电容的剩余寿命预测模型。
7、优选的，所述借助miner规则构建功率开关器件的剩余寿命预测模型的计算方式为：
8、1.1.1、通过公式(1)计算功率开关器件si-igbt的寿命损耗lc：
9、
10、公式(1)中，ni为在一定的热应力水平下功率开关器件si-igbt实际完成的载荷循环次数，nfi为在同一应力水平下，功率开关器件si-igbt在测试条件下可以承受的最大循环次数，nfi通过公式(2)计算得到：
11、
12、公式(2)中，δtj为结温变化幅度，vc为电容承受电压，ib为电容电容额定电流，tj,min为电容温度下限，β1、β2、β3、β4、β5、β6均为相关系数；
13、1.1.2、通过公式(3)计算功率开关器件si-igbt的剩余寿命ligbt：
14、ligbt＝ligbt(rated)-lc (3)
15、公式(3)中，ligbt(rated)为功率开关器件si-igbt的额定寿命。
16、优选的，所述借助功率损耗构建直流侧电容的剩余寿命预测模型的计算方式为：
17、1.2.1、通过公式(4)计算得到直流侧电容的功率损耗ploss：
18、
19、公式(4)中，esr为直流侧电容的等效电阻，icap为直流侧电容电流，fi为快速傅里叶变换分析结果的频带；
20、1.2.2、通过公式(5)计算出直流侧电容的热点温度th：
21、th＝ta+rha·ploss (5)
22、公式(5)中，ta为环境温度，rha表示耐热性；
23、1.2.3、通过公式(6)计算出直流侧电容的剩余寿命lcap：
24、
25、公式(6)中，l0为直流侧电容的额定寿命，t0为直流侧电容的额定温度，kv为电压因数，通过公式(7)计算得到：
26、
27、公式(7)中，ua为直流侧电容工作电压，ur为直流侧电容额定电压。
28、优选的，所述步骤二中构建功率开关器件的寿命因子figbt的计算方式为：
29、
30、优选的，所述步骤二中构建直流侧电容的寿命因子fcap的计算方式为：
31、其中，lcap(rated)为直流侧电容的额定寿命，lcap(rated)＝l0。
32、优选的，所述步骤三中，当监测到开关管sx2或开关管sx3发生开路故障，比较功率开关器件的寿命因子figbt和直流侧电容的寿命因子fcap，若功率开关器件的寿命因子figbt＞直流侧电容的寿命因子fcap，选择svpwm-ft进行调制，若功率开关器件的寿命因子figbt＜直流侧电容的寿命因子fcap，选择dpwm-ft进行调制。
33、优选的，所述svpwm-ft的建立方式为：假设开关管sx2发生开路故障，在参考极点电压的正半周期，功率开关器件sic-mosfet和功率开关器件si-igbt与正常状态下一样仍分别以开关频率和基频进行工作，功率开关器件si-igbt的调制电压v′xn(igbt)和功率开关器件sic-mosfet的调制电压v′xn(mosfet)表示如下：
34、
35、v′xn(mosfet)＝v′xn-v′xn(igbt) (9)
36、其中，v′xn为参考极点电压，vdc为直流侧电容电压；
37、在参考极点电压的负半周期，由于o-状态无法产生，因此用o+状态进行替代，此时功率开关器件sic-mosfet以基频进行工作，功率开关器件si-igbt以开关频率进行工作，功率开关器件sic-mosfet的调制电压v′xn(mosfet)和功率开关器件si-igbt的调制电压v′xn(igbt)表示如下：
38、
39、v′xn(igbt)＝v′xn-v′xn(mosfet) (11)
40、将调制电压和载波进行比较，得到功率开关器件sic-mosfet和si-igbt的pwm波。
41、优选的，所述dpwm-ft的建立方式为：对参考极点电压进行补偿，补偿电压vsn通过公式(12)计算得到：
42、
43、公式(12)中，vmax、vmin分别为最大相参考极点电压和最小相参考极点电压，将补偿电压vsn注入三相极点电压，得到新的参考极点电压，然后按照svpwm-ft的建立方式计算出功率开关器件si-igbt的调制电压和功率开关器件sic-mosfet的调制电压，将调制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三电平混合ANPC逆变器的容错调制方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的三电平混合ANPC逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述步骤一中借助Miner规则构建功率开关器件的剩余寿命预测模型，借助功率损耗构建直流侧电容的剩余寿命预测模型。
3.根据权利要求1所述的三电平混合ANPC逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述借助Miner规则构建功率开关器件的剩余寿命预测模型的计算方式为：
4.根据权利要求1所述的三电平混合ANPC逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述借助功率损耗构建直流侧电容的剩余寿命预测模型的计算方式为：
5.根据权利要求3所述的三电平混合ANPC逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述步骤二中构建功率开关器件的寿命因子fIGBT的计算方式为：
6.根据权利要求4所述的三电平混合ANPC逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述步骤二中构建直流侧电容的寿命因子fCap的计算方式为：
7.根据权利要求1所述的三电平混合ANPC逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述步骤三中，当监测到开
8.根据权利要求7所述的三电平混合ANPC逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述SVPWM-FT的建立方式为：假设开关管Sx2发生开路故障，在参考极点电压的正半周期，功率开关器件SiC-MOSFET和功率开关器件Si-IGBT与正常状态下一样仍分别以开关频率和基频进行工作，功率开关器件Si-IGBT的调制电压v′xn(IGBT)和功率开关器件SiC-MOSFET的调制电压v′xn(MOSFET)表示如下：
9.根据权利要求8所述的三电平混合ANPC逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述DPWM-FT的建立方式为：对参考极点电压进行补偿，补偿电压vsn通过公式(12)计算得到：
10.一种三电平混合ANPC逆变器的容错调制系统，其特征在于：包括：
...【技术特征摘要】
1.一种三电平混合anpc逆变器的容错调制方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的三电平混合anpc逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述步骤一中借助miner规则构建功率开关器件的剩余寿命预测模型，借助功率损耗构建直流侧电容的剩余寿命预测模型。
3.根据权利要求1所述的三电平混合anpc逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述借助miner规则构建功率开关器件的剩余寿命预测模型的计算方式为：
4.根据权利要求1所述的三电平混合anpc逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述借助功率损耗构建直流侧电容的剩余寿命预测模型的计算方式为：
5.根据权利要求3所述的三电平混合anpc逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述步骤二中构建功率开关器件的寿命因子figbt的计算方式为：
6.根据权利要求4所述的三电平混合anpc逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述步骤二中构建直流侧电容的寿命因子fcap的计算方式为：
7.根据权利要求1所述的三电平混合anpc逆变器的容错调制方法，其特征在于：所述步骤三中，当监测...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪兴，盛明珺，杨玉磊，夏明圣，许路遥，赵远，张超男，魏家柱，张伟，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：
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