CN106712479A - 一种功率模块配置方法、装置及变流器设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率模块配置方法、装置及变流器设备，当确定包括多个并联的功率模块、且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统中，有M个功率组件出现了故障，则停止所述M个功率组件，并控制剩余的功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，使得所述功率系统的功率降为原来的Z/N倍，其中，N为不小于2的整数，M为小于N的正整数，且所述Z为取值不大于N-M的取值的正整数，从而解决了现有功率系统存在的当某一功率组件出现故障时，需停机处理并将相应的故障功率模块拆除进行维修所导致的系统发电效率较低的问题，提高了功率系统的发电效率。

Description

一种功率模块配置方法、装置及变流器设备

技术领域

本发明涉及变流器技术领域，尤其涉及一种功率模块配置方法、装置及变流器设备。

背景技术

变流器设备是风能并网功率系统的重要组成部分，且，由于相比于传统低压变流器设备，中压变流器设备能够大幅度提高功率等级、提高功率密度以及减小变流器的体积，因而，业内常采用中压变流器设备来实现发电的目的。

具体地，对于中压变流器设备等变流器设备来说，其中最重要的组成部分即为功率模块，业内常通过设计与改进功率模块来实现对变流器设备的优化，以充分发挥变流器设备在更高电压等级下的应用优势。例如，业内常采用多个功率模块并联的方式组成相应的功率系统，以在满足功率扩容的需求的基础上，提高功率密度以及系统效率。

但是，在现有的包括多个并联的功率模块的功率系统中，当某一功率模块的某一功率组件发生故障时，通常需要停止整个功率系统的运行，并通过拆除存在故障的功率模块的方式来进行相应模块的维修，从而降低了功率系统的效率，使得其发电效率较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种功率模块配置方法、装置及变流器设备，用以解决现有功率系统存在的当某一功率组件出现故障时，需停机处理并将相应的故障功率模块拆除进行维修所导致的系统发电效率较低的问题。

本发明实施例提供了一种功率模块配置方法，所述方法适用于包括多个并联的功率模块的功率系统，所述功率系统具备N组输入相模块以及N组输出相模块，其中，N为不小于2的整数；所述方法包括：

若确定所述功率系统的M个功率组件出现故障，则停止所述M个功率组件，其中，M为小于N的正整数；并

控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，以将所述功率系统的功率降为原功率系统的Z/N倍；其中，所述Z为正整数，且其取值不大于N-M的取值。

本发明实施例还提供了一种功率模块配置装置，所述装置适用于包括多个并联的功率模块的功率系统，所述功率系统具备N组输入相模块以及N组输出相模块，其中，N为不小于2的整数；所述装置包括：

检测单元，用于检测所述功率系统中是否有M个功率组件出现了故障，其中，M为小于N的正整数；

控制单元，用于若根据所述检测单元的检测结果，确定所述功率系统中有M个功率组件出现了故障，则控制所述M个功率组件停止工作，以及，控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块和Z组输出相模块，以将所述功率系统的功率降为原功率系统的Z/N倍；其中，所述Z为正整数，且其取值不大于N-M的取值。

相应地，本发明实施例还提供了一种变流器设备，所述变流器设备包括功率系统，以及本发明实施例中所述的功率模块配置装置，所述功率系统为包括多个并联的功率模块、且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统，所述N为不小于2的整数。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供了一种功率模块配置方法，当确定包括多个并联的功率模块、且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统中，有M个功率组件出现了故障，则停止所述M个功率组件，并控制剩余的功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，使得所述功率系统的功率降为原来的Z/N倍，其中，N为不小于2的整数，M为小于N的正整数，且所述Z为取值不大于N-M的取值的正整数，从而解决了现有功率系统存在的当某一功率组件出现故障时，需停机处理并将相应的故障功率模块拆除进行维修所导致的系统发电效率较低的问题，提高了功率系统的发电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例一中所述的功率模块配置方法的流程图；

图2所示为功率模块的一种可能的结构示意图；

图3所示为将一个具备三电平拓扑结构的功率模块配置成2组输入相模块的示意图；

图4所示为将一个具备三电平拓扑结构的功率模块配置成2组输出相模块的示意图；

图5所示为将一个具备三电平拓扑结构的功率模块配置成1组输入相模块以及1组输出相模块的示意图；

图6所示为具备三电平拓扑结构，且具备三组输入相模块以及三组输出相模块的功率系统的一种可能的结构示意图；

图7所示为本发明实施例一中功率系统的一种可能的拓扑示意图；

图8所示为具备三电平拓扑结构，且具备两组输入相模块以及两组输出相模块的功率系统的一种可能的结构示意图；

图9所示为具备三电平拓扑结构，且具备两组输入相模块以及两组输出相模块的功率系统的另一种可能的结构示意图；

图10所示为本发明实施例二中功率模块配置装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

为了解决现有的功率系统中，当某一功率模块的某一功率组件发生故障时，通常需要停止整个功率系统的运行，并通过拆除存在故障的功率模块的方式来进行相应模块的维修，从而降低了功率系统的效率，使得其发电效率较低的问题，本发明实施例一提供了一种功率模块配置方法，所述方法可适用于包括多个并联的功率模块、且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统(N为不小于2的整数)。具体地，如图1所示，其为本发明实施例一中所述的功率模块配置方法的流程图，所述方法可包括以下步骤：

步骤101：判断包括多个并联的功率模块、且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统中是否有M个功率组件出现故障，其中，N为不小于2的整数，M为小于N的正整数，若是，则执行步骤102。

例如，当所述功率系统具备三组输入相模块以及三组输出相模块(即N的取值为3)时，M可取值为1，或者2；当所述功率系统具备两组输入相模块以及两组输出相模块(即N的取值为2)时，M可取值为1等。

其中，需要说明的是，由于对于每一功率组件来说，其通常可对应两个相(或相模块)，因而，功率组件故障通常可指的是功率组件的某一相故障，和/或，两相均发生故障。

步骤102：停止所述M个功率组件，并控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，以将所述功率系统的功率降为原功率系统的Z/N倍；其中，所述Z为正整数，且其取值不大于N-M的取值。

也就是说，假设功率系统中有多个功率模块并联运行，且所述功率系统具备N组输入相模块以及N组输出相模块，如果其中M个功率组件出现故障，则可重新配置能够正常工作的剩余功率组件，以保证有Z组输入相模块和Z组输出相模块能够正常工作，从而使得功率系统在不停机的情况下，仍能持续运行，从而提高了功率系统的发电效率，解决了现有功率系统存在的当某一功率组件出现故障时，需停机处理并将相应的故障功率模块拆除进行维修所导致的系统发电效率较低的问题。

可选地，针对任一功率模块，所述功率模块可为具备K电平拓扑结构的功率模块，所述K为不小于2的正整数。例如，K的取值可为3(即，功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块)，或者可为2(即，功率模块为具备两电平拓扑结构的功率模块)等。

也就是说，本发明实施例中所述的方法，可用于以上所述具备K电平拓扑结构的任意功率模块组成的功率系统，具体并联功率模块的数目以及K值的大小，可根据实际情况而定，本发明实施例对此不作任何限定。

进一步地，针对任一功率模块，所述功率模块的功率组件的个数P可根据实际情况灵活设定，只要其能够满足2P/K的值为相应的正整数即可，其中，如上文所述，所述K为功率模块所支持的电平数，具体为不小于2的正整数。例如，当所述功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块时，所述功率模块可包括3个功率组件，而当所述功率模块为具备二电平拓扑结构的功率模块时，所述功率模块可包括2个功率组件等，本发明对此不作赘述。

具体地，当所述功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块、且所述功率模块包括3个功率组件时，所述功率模块的结构示意图可如图2所示，由图2可知，所述功率模块可包括3个功率组件，可分别定义为功率组件1、功率组件2以及功率组件3等，且所述三个功率组件可完全相同，其中，每一个功率组件的水冷板的两侧都设置有功率器件(如，IGBT、DIODE等)及母排。另外，需要说明的是，如图2所示，所述功率模块除了包括设置在功率组件上的母排，功率器件，水冷板等元件之外，还可包括高压电容，其中，所述高压电容可通过相应的母排与对应的功率器件连接。

进一步地，需要说明的是，针对任一功率模块，当所述功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块、且所述功率模块包括3个功率组件时，所述功率模块能够被配置为具备2组输入相模块的功率模块、或者具备2组输出相模块的功率模块、或者、具备1组输入相模块以及1组输出相模块的功率模块。

例如，如图3所示，可将任意一个具备三电平拓扑结构、且包含3个功率组件的功率模块配置成具备2组输入相模块的功率模块，其中，每一组输入相模块包括R、S、T三个输入相模块；进一步地，如图4所示，还可将任意一个具备三电平拓扑结构、且包含3个功率组件的功率模块配置成具备2组输出相模块的功率模块，其中，每一组输出相模块包括U、V、W三个输出相模块；再有，如图5所示，还可将任意一个具备三电平拓扑结构、且包含3个功率组件的功率模块配置成具备1组输出相模块、以及1组输入相模块的功率模块。

可选地，可通过向功率模块的各相发送不同的驱动消息，来将任意一个具备三电平拓扑结构、且包含3个功率组件的功率模块配置成具备2组输入相模块、或2组输出相模块，或者，1组输入相模块和1组输出相模块的功率模块，此处不作赘述。

下面，将以功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块(即K＝3)为例，对本发明实施例所述的功率模块配置方法进行进一步说明。

具体地，假设所述M的取值为1(即故障功率组件为一个)，所述Z的取值与N-M的取值相同，则控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，可执行为：

若确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第二输入相模块的输入功率组件，则控制任意一个第三输入相模块停止工作；以及，控制任意一个第一输出相模块、任意一个第二输出相模块以及任意一个第三输出相模块停止工作。

其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块可分别对应不同的输入相，例如，可分别对应R、S、T相，即分别为R输入相模块、S输入相模块、T输入相模块等，或者分别对应S、T、R相，或者分别对应T、R、S相等；类似地，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块可分别对应不同的输出相，例如，可分别对应U、V、W相，即分别为U输出相模块、V输出相模块、W输出相模块，或者分别对应V、W、U相，或者分别对应W、U、V相等。

例如，若确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第二输入相模块的第一输入功率组件，则可控制任意一个不同于所述第一输入功率组件的第二输入功率组件的第三输入相模块停止工作，以及，控制任意一个包括第一输出相模块以及第二输出相模块的第一输出功率组件以及任意一个不同于所述第一输出功率组件的第二输出功率组件的第三输出相模块停止工作，以达到控制任意一个第三输入相模块停止工作，以及，控制任意一个第一输出相模块、任意一个第二输出相模块以及任意一个第三输出相模块停止工作的目的。

具体地，以功率系统中并联有三个功率模块，且每一功率模块为具备三电平拓扑结构(K＝3)且具备三个功率组件的功率模块为例(此时，所述功率系统具备3组输入相模块以及3组输出相模块，即，N＝3)，若该功率系统中的各功率模块的配置示意图可如图6所示，则若检测到功率组件6中的S相模块出现了故障，则可停止功率组件6的工作，并且停止功率组件7或者功率组件9中的任一一个功率组件中的R相模块，同时停止功率组件1，以及，功率组件2或3中的任一一个功率组件的W相模块，保证有两组输出相模块以及两组输入相模块能够正常工作(即，功率降为原系统的2/3)，从而使得整个功率系统降功率运行，保证了功率系统不停机，继续发电的目标。

或者，也可在停止功率组件6，以及功率组件7或者9中的R相模块之时，选择同时停止功率组件2，以及，功率组件1、3或者4中的V相模块；或者，可在停止功率组件6，以及功率组件7或者9中的R相模块之时，选择同时停止功率组件3，以及功率组件2或者4中的U相模块；或者，还可在停止功率组件6，以及功率组件5或者7中的R相模块之时，选择同时停止功率组件4，以及功率组件3或者4中的W相模块等，本发明实施例对此不作任何限定。

需要说明的是，在本发明所述实施例中，功率系统中的各功率模块的输入输出相模块通常是相序依次排开的(如，U、V、W相序依次排开或者R、S、T相序依次排开等)。

因而，优选地，若检测到功率组件6中的S相模块出现了故障，则在停止功率组件6、以及功率组件1的工作之时，可同时停止功率组件7中的R相模块以及功率组件2中的W相模块，以使得功率系统中的各功率模块的输入相模块能够依次保持R、S、T的排列次序，输出相模块能够依次保持U、V、W的排列次序。

另外，需要说明的是，当功率系统中并联有三个功率模块，且每一功率模块为具备三电平拓扑结构(K＝3)且具备三个功率组件的功率模块时，所述功率系统的拓扑结构可如图7所示。如图7可知，此时，所述功率系统具体可由3个背靠背共母线的功率模块并联组成的，其中，每一个背靠背功率模块可包括机侧的3相模块NPC(Neutral Point Clamped，三电平逆变器)拓扑，和网侧的3相模块NPC拓扑。另外，需要说明的是，在该功率系统中，机侧可输入3300V，网侧可输出3300V，整个功率系统的容量可为6MW，此处不再赘述。

再例如，以功率系统中并联有两个功率模块，且每一功率模块为具备三电平拓扑结构(K＝3)且具备三个功率组件的功率模块为例(此时，所述功率系统具备2组输入相模块以及2组输出相模块，即，N＝2)，若该功率系统中的各功率模块的配置示意图可如图8所示，则：

若检测到功率组件4中的R相模块出现了故障，则可停止功率组件4的工作，并且停止功率组件5或者功率组件6中的T相模块，同时停止功率组件1，以及功率组件2或者3中的W相模块；或者，

可在停止功率组件4，以及功率组件5或者6中的T相模块之时，选择同时停止功率组件2，以及功率组件1或者3中的V相模块；或者，也可在停止功率组件4、以及功率组件5或者6中的T相模块之时，选择同时停止功率组件3、以及功率组件1或者2中的U相模块，本发明实施例对此不作任何限定。

总之，就是通过重新配置组合各个能够正常工作的功率组件，保证一组输入R，S，T相模块和一组输出U，V，W相模块能够正常工作，从而使得整个功率系统降功率运行(即，功率降为原系统的1/2)，保证了功率系统不停机，实现继续发电的目标。

优选地，为了保证输入输出相模块能够按照R、S、T，或者U、V、W的次序依次排开，若检测到功率组件4中的R相模块出现了故障，在停止功率组件4以及功率组件1的工作之时，可同时停止功率组件5中的T相模块以及功率组件2中的W相模块，以使得各输入相模块能够依次保持R、S、T的排列次序，各输出相模块能够依次保持U、V、W的排列次序。

进一步地，需要说明的是，当确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第二输入相模块的输入功率组件时，还可控制任意一个包括第三输入相模块的混合功率组件停止工作，以及，控制功率系统中的不同于所述混合功率组件所包含的输出相模块的其他两个输出相模块停止工作，达到控制任意一个第三输入相模块停止工作，以及，控制任意一个第一输出相模块、任意一个第二输出相模块以及任意一个第三输出相模块停止工作的目的。

进一步地，假设所述M的取值为1(即故障功率组件为一个)，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块(即K＝3)，则控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，还可执行为：

若确定存在故障的功率组件为包括第一输出相模块以及第二输出相模块的输出功率组件，则控制任意一个第三输出相模块停止工作；以及，

控制任意一个第一输入相模块、任意一个第二输入相模块以及任意一个第三输入相模块停止工作。

其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块可分别对应不同的输入相，例如，可分别对应R、S、T相，即分别为R输入相模块、S输入相模块、T输入相模块等；所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块可分别对应不同的输出相，例如，可分别对应U、V、W相，即分别为U输出相模块、V输出相模块、W输出相模块等。

例如，若确定存在故障的功率组件为包括第一输出相模块以及第二输出相模块的第一输出功率组件，则可控制任意一个不同于所述第一输出功率组件的第二输出功率组件的第三输出相模块停止工作，以及，控制任意一个包括第一输入相模块以及第二输入相模块的第一输入功率组件以及任意一个不同于所述第一输入功率组件的第二输入功率组件的第三输入相模块停止工作，以达到控制任意一个第三输出相模块停止工作，以及，控制任意一个第一输入相模块、任意一个第二输入相模块以及任意一个第三输入相模块停止工作的效果。

例如，以功率系统中并联有三个功率模块，且每一功率模块为具备三电平拓扑结构(K＝3)且具备三个功率组件的功率模块为例(此时，所述功率系统具备3组输入相模块以及3组输出相模块，即，N＝3)，若该功率系统中的各功率模块的配置示意图可如图6所示，则若检测到功率组件2中的W相模块出现了故障，则停止功率组件2的工作，并且停止功率组件1或者功率组件3中的V相模块，同时停止功率组件6，以及功率组件7或者8中的R相模块，保证有两组输出相模块U，V，W和两组输入相模块R，S，T能够正常工作(即，功率降为原系统的2/3)，从而使得整个功率系统降功率运行，保证了功率系统不停机，继续发电的目标。

或者，可在停止功率组件2的工作，并且停止功率组件1或者3中的V相模块之时，选择同时停止功率组件7，以及功率组件8或者9中的T相模块；或者，还可在停止功率组件2，以及功率组件1或者3中的V相模块之时，选择同时停止功率组件8，以及功率组件7或者9中的S相模块；或者，还可在停止功率组件2，以及功率组件1或者3中的V相模块之时，选择同时停止功率组件9，以及功率组件7或者8中的R相模块，本发明实施例对此不作任何限定。

优选地，为了保证输入输出相模块能够按照R、S、T，或者U、V、W的次序依次排开，若检测到功率组件2中的W相模块出现了故障，则在停止功率组件2以及功率组件6的工作之时，可同时停止功率组件3中的V相模块以及功率组件7中的R相模块，以使得系统中的各输入相模块能够依次保持R、S、T的排列次序，各输出相模块能够依次保持U、V、W的排列次序。

再例如，以功率系统中并联有两个功率模块，且每一功率模块为具备三电平拓扑结构(K＝3)且具备三个功率组件的功率模块为例(此时，所述功率系统具备2组输入相模块以及2组输出相模块，即，N＝2)，若该功率系统中的各功率模块的配置示意图可如图8所示，则：

若检测到功率组件2中的W相模块出现了故障，则停止功率组件2工作，并且停止功率组件1或者3中的V相模块，同时停止功率组件4，以及功率组件5或者6中的T相模块；或者，可在停止功率组件2，以及功率组件1或者3中的V相模块之时，选择同时停止功率组件5，以及功率组件4或者6中的S相模块；或者，也可在停止功率组件2，以及功率组件1或者3中的V相模块之时，选择同时停止功率组件6，以及功率组件4或者5中的R相模块，本发明实施例对此不作任何限定。

总之，就是通过重新配置组合各个能够正常工作的功率组件，保证一组输出U，V，W相模块和一组输入R，S，T相模块能够正常工作(即，功率降为原系统的1/2)，从而使得整个功率系统降功率运行，保证了功率系统不停机，继续发电的目标。

优选地，为了保证输入输出相模块能够按照R、S、T，或者U、V、W的次序依次排开，若检测到功率组件2中的W相模块出现了故障，则在停止功率组件1以及功率组件4的工作之时，可同时停止功率组件3中的W相模块以及功率组件5中的T相模块，以使得各输入相模块能够依次保持R、S、T的排列次序，各输出相模块能够依次保持U、V、W的排列次序。

进一步地，需要说明的是，当确定存在故障的功率组件为包括第一输出相模块以及第二输出相模块的输出功率组件时，还可控制任意一个包括第三输出相模块的混合功率组件停止工作，以及，控制功率系统中的不同于所述混合功率组件所包含的输入相模块的其他两个输入相模块停止工作，以达到控制任意一个第三输出相模块停止工作，以及，控制任意一个第一输入相模块、任意一个第二输入相模块以及任意一个第三输入相模块停止工作的效果。

进一步地，假设所述M的取值为1(即故障功率组件为一个)，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块(即K＝3)，则控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，还可执行为：

若确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第一输出相模块的混合功率组件，则控制任意一个第二输入相模块、任意一个第三输入相模块、任意一个第二输出相模块、以及任意一个第三输出相模块停止工作；

其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块可分别对应不同的输入相，例如，可分别对应R、S、T相，即分别为R输入相模块、S输入相模块、T输入相模块等；所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块可分别对应不同的输出相，例如，可分别对应U、V、W相，即分别为U输出相模块、V输出相模块、W输出相模块。

例如，若确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第一输出相模块的混合功率组件，则可控制任意一个包括第二输入相模块以及第三输入相模块的输入功率组件、以及、任意一个包括第二输出相模块以及第三输出相模块的输出功率组件停止工作，以达到控制任意一个第二输入相模块、任意一个第三输入相模块、任意一个第二输出相模块、以及任意一个第三输出相模块停止工作的效果。

例如，以功率系统中并联有三个功率模块，且每一功率模块为具备三电平拓扑结构(K＝3)且具备三个功率组件的功率模块为例(此时，所述功率系统具备3组输入相模块以及3组输出相模块，即，N＝3)，若该功率系统中的各功率模块的配置示意图可如图6所示，则若检测到功率组件5中的R相模块出现了故障，则停止功率组件5的工作，同时停止功率组件4和6，保证有两组输入三模块R，S，T和两组输出三模块U，V，W能够正常工作(即，功率降为原系统的2/3)，从而使得整个功率系统降功率运行，保证了功率系统不停机，继续发电的目标。

或者，也可在停止功率组件5的工作之时，选择同时停止功率组件9和1，本发明实施例对此不做任何限定。

优选地，为了保证输入输出相模块能够按照R、S、T，或者U、V、W的次序依次排开，若检测到功率组件5中的R相模块出现了故障，则在停止功率组件5工作之时，可同时停止功率组件4以及功率组件6，以使得各输入相模块能够依次保持R、S、T的排列次序，各输出相模块能够依次保持U、V、W的排列次序。

再例如，以功率系统中并联有两个功率模块，所述Z的取值等于N-M的取值，且每一功率模块为具备三电平拓扑结构(K＝3)且具备三个功率组件的功率模块为例(此时，所述功率系统具备2组输入相模块以及2组输出相模块，即，N＝2)，若该功率系统中的各功率模块的配置示意图可如图9所示，则：

若检测到功率组件2中的R相模块出现了故障，则停止功率组件2的工作，同时可停止功率组件1和功率组件3，保证有两组输入三模块R，S，T和两组输出三模块U，V，W能够正常工作(即，功率降为原系统的2/3)，从而使得整个功率系统降功率运行，保证了功率系统不停机，继续发电的目标。

或者，也可在停止功率组件2的工作之时，选择同时停止功率组件4和功率组件6，本发明实施例对此不做任何限定。

进一步地，需要说明的是，本发明实施例所述的配置方法除了可适用于并联的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块的功率系统之外，还可适用于并联的各功率模块为具备两电平或更多电平拓扑结构的功率模块的功率系统。

具体地，以功率系统中并联的各功率模块为具备两电平拓扑结构的功率模块为例，此时，若所述M的取值为1，Z的取值等于N-M的取值，则控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，具体可执行为：

若确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第二输入相模块的输入功率组件，则控制任意一个第一输出相模块、任意一个第二输出相模块停止工作；或者，

若确定存在故障的功率组件为包括第一输出相模块以及第二输出相模块的输出功率组件，则控制任意一个第一输入相模块、任意一个第二输入相模块停止工作；或者，

若确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第一输出相模块的混合功率组件，则控制任意一个第二输入相模块、任意一个第二输出相模块停止工作，此处不作赘述。

进一步地，需要说明的是，本发明实施例所述的配置方法除了可适用于故障组件为一个的情况之外，还可适用于故障组件为多个的情况。只不过，由于故障组件为多个时，配置情况较为复杂，需要根据所有故障组件对应的相模块来综合决定如何进行配置，以使得剩余功率组件能够组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，以将所述功率系统的功率降为原功率系统的Z/N倍，因此，此处不再赘述。

进一步地，需要说明的是，针对任一存在故障的功率组件，可通过拆除所述功率组件、或者通过控制所述功率组件对应的发波的方式，来控制所述功率组件停止运行。

具体地，可以通过直接拆除故障功率组件；或者通过向各个功率组件的输入端串联的FUSE(保险丝)，或者串联开关等发送相应的指示信息的方式，停止故障功率组件的运行。

另外，需要说明的是，本发明实施例各步骤的执行主体通常可为相应的总控系统等配置装置，对此不作赘述。

再有，需要说明的是，若具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统中有M个功率组件发生了故障，则在停止所述M个功率组件之后，除了可将剩余的组件组合成N-M组输入相模块以及N-M组输出相模块之外，还可将剩余的组件组合成小于N-M组的输入相模块以及相同组的输出相模块，只要保证系统不停机，能够持续运行即可，对此不作赘述。

本发明实施例提供了一种功率模块配置方法，当确定包括多个并联的功率模块、且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统中，有M个功率组件出现了故障，则停止所述M个功率组件，并控制剩余的功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，使得所述功率系统的功率降为原来的Z/N倍，其中，N为不小于2的整数，M为小于N的正整数，且所述Z为取值不大于N-M的取值的正整数，从而解决了现有功率系统存在的当某一功率组件出现故障时，需停机处理并将相应的故障功率模块拆除进行维修所导致的系统发电效率较低的问题，提高了功率系统的发电效率。

实施例二：

基于与本发明实施例一相同的发明构思，本发明实施例二提出了一种功率配置装置，该功率配置装置可适用于包括多个并联的功率模块、且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统，所述N为不小于2的整数，且其具体实施可参见上述方法实施例一中的相关描述，重复之处不再赘述。具体地，如图10所示，其为本发明实施例二中所述的功率配置装置的结构示意图，所述装置可包括以下单元：

检测单元100，可用于检测所述功率系统中是否有M个功率组件出现了故障，其中，M为小于N的正整数；

例如，当功率系统具备3组输入相模块以及3组输出相模块，即N的取值为3时，M可取值为1，或者2；当功率系统具备2组输入相模块以及2组输出相模块，即N的取值为2时，M可取值为1等。

其中，需要说明的是，由于对于每一功率组件来说，其通常可对应两个相(或相模块)，因而，功率组件故障通常可指的是功率组件的某一相故障，和/或，两相均发生故障。

控制单元101，可用于若根据所述检测单元100的检测结果，确定所述功率系统中有M个功率组件出现了故障，则控制所述M个功率组件停止工作，并控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块和Z组输出相模块，以将所述功率系统的功率降为原功率系统的Z/N倍；其中，所述Z为正整数，且其取值不大于N-M的取值。

也就是说，假设功率系统中有多个功率模块并联运行，且所述功率系统具备N组输入相模块以及N组输出相模块，则，如果其中M个功率组件出现故障，则可重新配置能够正常工作的剩余功率组件，以保证有Z组输入相模块和Z组输出相模块能够正常工作，从而使得功率系统在不停机的情况下，仍能持续运行，从而提高了功率系统的发电效率，解决了现有功率系统存在的当某一功率组件出现故障时，需停机处理并将相应的故障功率模块拆除进行维修所导致的系统发电效率较低的问题。

可选地，针对任一功率模块，所述功率模块可为具备K电平拓扑结构的功率模块，所述K为不小于2的正整数。例如，K的取值可为3(即，功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块)，或者可为2(即，功率模块为具备两电平拓扑结构的功率模块)等。

也就是说，本发明实施例中所述的装置，可用于以上所述具备K电平拓扑结构的任意功率模块组成的功率系统，具体并联功率模块的数目以及K值的大小，可根据实际情况而定，本发明实施例对此不作任何限定。

可选地，所述控制单元101，具体可用于若所述M的取值为1，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块，以及确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第二输入相模块的输入功率组件时，则控制任意一个第三输入相模块停止工作；以及，控制任意一个第一输出相模块、任意一个第二输出相模块以及任意一个第三输出相模块停止工作。

其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块可分别对应不同的输入相，例如，可分别对应R、S、T相，即分别为R输入相模块、S输入相模块、T输入相模块等，或者分别对应S、T、R相，或者分别对应T、R、S相等；类似地，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块可分别对应不同的输出相，例如，可分别对应U、V、W相，即分别为U输出相模块、V输出相模块、W输出相模块，或者分别对应V、W、U相，或者分别对应W、U、V相等。

进一步地，所述控制单元101，具体还可用于若所述M的取值为1，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块，以及确定存在故障的功率组件为包括第一输出相模块以及第二输出相模块的输出功率组件时，则控制任意一个第三输出相模块停止工作，其中，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块分别对应不同的输出相；以及，控制任意一个第一输入相模块、任意一个第二输入相模块以及任意一个第三输入相模块停止工作，其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块分别对应不同的输入相。

进一步地，所述控制单元101，具体还可用于若所述M的取值为1，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块，以及确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第一输出相模块的混合功率组件时，则控制任意一个第二输入相模块、任意一个第三输入相模块、任意一个第二输出相模块以及任意一个第三输出相模块停止工作；其中，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块分别对应不同的输出相，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块分别对应不同的输入相。。

进一步地，所述控制单元101，还可用于针对任一功率模块，当所述功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块、且所述功率模块包括3个功率组件时，将所述功率模块配置为具备2组输入相模块的功率模块、或者具备2组输出相模块的功率模块、或者、具备1组输入相模块以及1组输出相模块的功率模块。

例如，可通过向功率模块的各相发送不同的驱动消息，来将任意一个具备三电平拓扑结构、且包含3个功率组件的功率模块配置成具备2组输入相模块、或2组输出相模块，或者，1组输入相模块和1组输出相模块的功率模块，此处不作赘述。

进一步地，所述控制单元101，还可用于针对任一存在故障的功率组件，拆除所述功率组件、或者通过控制所述功率组件对应的发波的方式，控制所述功率组件停止运行。

具体地，可以通过直接拆除故障功率组件、或者通过向各个功率组件的输入端串联的FUSE(保险丝)，或者串联开关等发送相应的指示信息的方式，停止故障功率组件的运行。

进一步地，本发明实施例二还提供了一种变流器设备，所述变流器设备包括功率系统，以及本发明实施例中所述的功率模块配置装置，所述功率系统为包括多个并联的功率模块、且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统，所述N为不小于2的整数，其中，所述变流器设备的结构可参见本发明实施例二中的上述关于功率配置装置的相关描述，此处不再赘述。

另外，需要说明的是，本发明实施例二中所述的变流器设备可以为中压变流器设备或者低压变流器设备，对此不作限定。

本发明实施例二提供了一种功率模块配置装置及变流器设备，当确定包括多个并联的功率模块，且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统中，有M个功率组件出现了故障，则停止所述M个功率组件，并控制剩余的功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，使得所述功率系统的功率降为原来的Z/N倍，其中，N为不小于2的整数，M为小于N的正整数，且所述Z为取值不大于N-M的取值的正整数，从而解决了现有功率系统存在的当某一功率组件出现故障时，需停机处理并将相应的故障功率模块拆除进行维修所导致的系统发电效率较低的问题，提高了功率系统的发电效率。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种功率模块配置方法，其特征在于，所述方法适用于包括多个并联的功率模块的功率系统，所述功率系统具备N组输入相模块以及N组输出相模块，其中，N为不小于2的整数；所述方法包括：

若确定所述功率系统的M个功率组件出现故障，则停止所述M个功率组件，其中，M为小于N的正整数；并

控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，以将所述功率系统的功率降为原功率系统的Z/N倍；其中，所述Z为正整数，且其取值不大于N-M的取值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

针对任一功率模块，所述功率模块为具备K电平拓扑结构的功率模块，所述K为不小于2的正整数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述M的取值为1，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块，则控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，包括：

若确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第二输入相模块的输入功率组件，则控制任意一个第三输入相模块停止工作，其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块分别对应不同的输入相；以及，

控制任意一个第一输出相模块、任意一个第二输出相模块以及任意一个第三输出相模块停止工作，其中，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块分别对应不同的输出相。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述M的取值为1，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块，则控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，包括：

若确定存在故障的功率组件为包括第一输出相模块以及第二输出相模块的输出功率组件，则控制任意一个第三输出相模块停止工作，其中，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块分别对应不同的输出相；以及，

控制任意一个第一输入相模块、任意一个第二输入相模块以及任意一个第三输入相模块停止工作，其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块分别对应不同的输入相。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述M的取值为1，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块，则控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块、以及Z组输出相模块，包括：

若确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第一输出相模块的混合功率组件，则控制任意一个第二输入相模块、任意一个第三输入相模块、任意一个第二输出相模块、以及任意一个第三输出相模块停止工作；

其中，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块分别对应不同的输出相；

其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块分别对应不同的输入相。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

针对任一功率模块，当所述功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块、且所述功率模块包括3个功率组件时，所述功率模块能够被配置为具备2组输入相模块的功率模块、或者具备2组输出相模块的功率模块、或者、具备1组输入相模块以及1组输出相模块的功率模块。

7.一种功率模块配置装置，其特征在于，所述装置适用于包括多个并联的功率模块的功率系统，所述功率系统具备N组输入相模块以及N组输出相模块，其中，N为不小于2的整数；所述装置包括：

检测单元，用于检测所述功率系统中是否有M个功率组件出现了故障，其中，M为小于N的正整数；

控制单元，用于若根据所述检测单元的检测结果，确定所述功率系统中有M个功率组件出现了故障，则控制所述M个功率组件停止工作，以及，控制所述功率系统中的剩余功率组件组合成Z组输入相模块和Z组输出相模块，以将所述功率系统的功率降为原功率系统的Z/N倍；其中，所述Z为正整数，且其取值不大于N-M的取值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，

针对任一功率模块，所述功率模块为具备K电平拓扑结构的功率模块，所述K为不小于2的正整数。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述控制单元，具体用于若所述M的取值为1，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块，以及确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第二输入相模块的输入功率组件，则控制任意一个第三输入相模块停止工作，其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块分别对应不同的输入相；以及，控制任意一个第一输出相模块、任意一个第二输出相模块以及任意一个第三输出相模块停止工作，其中，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块分别对应不同的输出相。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述控制单元，具体用于若所述M的取值为1，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块，以及确定存在故障的功率组件为包括第一输出相模块以及第二输出相模块的输出功率组件，则控制任意一个第三输出相模块停止工作，其中，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块分别对应不同的输出相；以及，控制任意一个第一输入相模块、任意一个第二输入相模块以及任意一个第三输入相模块停止工作，其中，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块分别对应不同的输入相。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述控制单元，具体用于若所述M的取值为1，所述Z的取值等于N-M的取值，且所述功率系统中的各功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块，以及确定存在故障的功率组件为包括第一输入相模块以及第一输出相模块的混合功率组件，则控制任意一个第二输入相模块、任意一个第三输入相模块、任意一个第二输出相模块以及任意一个第三输出相模块停止工作；其中，所述第一输出相模块、第二输出相模块以及第三输出相模块分别对应不同的输出相，所述第一输入相模块、第二输入相模块以及第三输入相模块分别对应不同的输入相。

12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述控制单元，还用于针对任一功率模块，当所述功率模块为具备三电平拓扑结构的功率模块、且所述功率模块包括3个功率组件时，将所述功率模块配置为具备2组输入相模块的功率模块、或者具备2组输出相模块的功率模块、或者、具备1组输入相模块以及1组输出相模块的功率模块。

13.一种变流器设备，其特征在于，所述变流器设备包括功率系统，以及权利要求7～12任一所述的功率模块配置装置，所述功率系统为包括多个并联的功率模块、且具备N组输入相模块以及N组输出相模块的功率系统，所述N为不小于2的整数。