CN109742934B - 一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，属于变流器控制系故障容错控制方法，该方法首先将传统三电平载波调制模块中的单调制波，分解为相同控制效果的双调制波，然后利用三相调制波之间的同步调整或者单相调制波正、负两组之间的内部调整，来达到消除由于功率起价开路故障而产生无效开关状态，最后根据直流侧上、下母线电压的采样值计算和判断是否需要进行调制波的二次修正并实施相应的控制策略，以实现故障状态下的变流器系统的中点电位平衡控制。该基于双调制波的容错控制方法，可以大大降低了故障状态下系统输出电流的畸变率，同时有效抑制了由于功率器件开路故障导致的中点电位不平衡问题。

Description

一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法

技术领域

本发明涉及一种变流器系统故障容错控制方法，特别是一种三电平变流器系统功率器件开路故障容错控制方法。

背景技术

三电平拓扑是目前中低压系统中最为常用的多电平变流器结构，相比于传统的两电平变流器，三电平变流器具有输出功率大、输出波形谐波畸变率(total harmonicdistortion，THD)低、器件电压应力小和系统电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)低等多方面的优点。但是随着变流器电平数的增加功率器件数量也随之增加，使得变流器发生故障的概率显著增高。

变流器主要的故障类型包括：直流母线电容短路故障、功率器件开路及短路故障、逆变器桥臂开路及短路故障、输出交流侧开路及短路故障等。其中，以功率器件的开路故障和短路故障最为多发和常见。功率器件发生短路故障时会引起远大于额定电流的过电流，并且会对其他元器件产生破坏性的影响，在这种情况下必须采用停机的策略来保护系统中其他的元器件。当功率器件发生开路故障，会在一定程度上影响变流器的换流路径，增加了其他功率器件的电压和电流压力，如不及时诊断并加以适当的容错控制，将造成二次故障发生最终导致系统瘫痪停机，但是如果控制得当系统可以继续维持运行，目前已有的容错技术可分为软件型、硬件型两大类。硬件容错控制策略主要通过在原变流器桥臂上加装双向晶闸管或者快速熔断器来实现对于故障相的隔离，然后利用电压重构或者增加冗余第四桥臂的方式来实现变流器的容错控制。由于三电平变流器本身具备一定的冗余能力，通过电平数的降低可释放部分冗余资源，从而保证系统有限故障下具备持续运行的能力。

脉冲宽度调制技术(PWM)是变频器控制领域中的核心技术，调制策略的好坏将直接影响变频器的各项性能指标。现有的脉冲宽度调制技术大致可以分为两类：一种是基于载波比较的调制策略(CB-PWM)，另一类是基于空间矢量合成的调制策略(SVM)。两类调制策略各自具有鲜明的优缺点，基于载波的调制技术算法简单硬件资源开销较少，但是其直流母线电压利用率较低且交流输出端电压畸变率较高；而基于空间矢量的调制技术却拥有相对较高的直流母线电压利用率和较低的交流输出端电压畸变率，但是其算法复杂较高硬件开销大。在现有的关于容错控制的方法中，几乎所有的软件容错控制策略都是基于空间矢量调制提出的，而空间矢量本身在算法实现上就相对复杂在此基础之上实施容错控制将进一步增加系统负担。因此本发明提出了一种基于双调制波的适用于T型三电平变流器的容错控制策略。

发明内容

本发明的目的是要提供一种变流器系统功率器件开路故障容错控制方法，以解决当T型三电平变流器系统存在功率器件开路故障时，系统输出电流畸变增加和中点电位不平衡两个方面问题。

本发明的目的是这样实现的：该方法根据已有成熟的功率器件开路故障检测方法对整个变流器系统进行实时监测，当监测到系统中存在功率器件开路故障后提取故障点位置信息(即故障定位)；根据故障功率器件的位置信息确定故障器件类型并选择相应的控制策略，进一步根据系统运行状态判断容错控制策略实施范围，并对调制波进行一次修正；检测变流器系统上、下母线电压，判断系统中点电位偏差情况，当中点电位不平衡超出允许范围时，根据中点电位平衡机制对调制波进行二次修正；最后将两次修正后的调制波送给载波调制模块，输出新的PWM波对功率器件进行开、断控制，实现功率器件开路故障状态下变流器系统输出电流波形质量的改善和中点电位平衡的控制。

当利用已有成熟的功率器件开路故障诊断方法完成对变流器中发生开路故障的功率器件完成定位后，即可实施相应的容错控制策略，具体步骤如下：

步骤a.根据电压等效原则，首先对参考电压进行标幺化处理，然后把每相的1个调制波利用分解法则分解成2个调制波来实现调制，分解法则如(1)式。

其中u_refx为x相原有调制波，u_xpos和u_xneg为u_refx分解得到的2个调制波，调制波u_xpos和u_xneg与三角载波u_carrier进行比较，所得到的逻辑状态分别用于控制该相桥臂电路中的第1、3和2、4只功率器件的开通和关断，即当u_xpos>u_carrier时该相桥臂第1功率器件导通、第3功率器件关断，反之(u_xpos>u_carrier时)第1功率器件关断、第3功率器件导通，u_xneg控制规则一致；

步骤b.根据故障器件位置信息及变流器系统硬件接线方式对故障类型进行划分。

首先，根据变流器硬件拓扑对内、外功率器件进行分类：即一相桥臂中的第1或者第4个功率器件为外功率器件，而一相桥臂中的第2或者第3个功率器件为内功率器件；然后，根据变流器系统硬件接线方式确定其工作形式：当变流器交流侧通过连接电抗器或其他滤波电路直接与电网相连时，变流器工作形式为电网侧变流器系统，当变流器交流侧直接或者通过滤波电路间接与负载相连接时，变流器工作形式为负载侧变流器系统；结合故障器件位置信息和变流器工作形式将变流器系统功率器件开路故障划分为四种类型：第一类故障，负载侧变流器系统内功率器件发生开路故障；第二类故障，电网侧变流器系统内功率器件发生开路故障；第三类故障，负载侧变流器系统外功率器件发生开路故障；第四类故障，电网侧变流器系统外功率器件发生开路故障。

步骤c.根据上一步骤中获取的故障类型，选择相应的容错控制策略，对调制波进行一次修正；

情况1：当故障类型为第一、二类故障时，首先采用式(2)对三相调制波进行同步调整，其中u_modify为修正参数，当故障相参考电压u_{fp_ref}>0时u_modify＝1-u_{fp_po}s，随后判断经过修正的各相调制波是否处于有效取值范围内，如果正、负组调制波均处于有效区间内即(0≤u_{x_pos}≤1，0≤u_{x_neg}≤1)，则直接将该相调制波的正组调制波置0，如果正组调制波处于有效区间且负组调制波超出其上边界值即(0≤u_{x_pos}≤1，u_{x_neg}>1)，则直接将该相调制波的负组调制波置1，如果正、负组调制波同时超出其上边界值即(u_{x_pos}>1，u_{x_neg}>1)，则需要将修正后的正、负组调制波恢复原值并采用式(3)进行重新修正；当u_{fp_ref}<0时u_modify＝0-u_{fp_neg}，同样进一步判断修正后的调制波是否处于有效取值区间内，如果正、负组调制波均处于有效区间且内即(0≤u_{x_pos}≤1，0≤u_{x_neg}≤1)，则直接将该相调制波的负组调制波置1，如果负组调制波处于有效区间且正组调制波超出其下边界值即(0≤u_{x_neg}≤1，u_{x_pos}<0)，则直接将该相调制波的正组调制波置0，如果正、负组调制波同时超出其下边界值即(u_{x_pos}<0，u_{x_neg}<0)，则需要将修正后的正、负组调制波恢复原值并采用式(3)进行重新修正。另外，第2个功率器件的开路故障容错控制实施范围为系统电流由直流侧流向交流侧的运行时段，而第3个功率器件的开路故障容错控制实施范围刚好相反。

情况2：当故障类型为第三故障时，采用式(4)对负载侧变流器系统的参考电压进行调整，其中u_{nfp1_ref}、u_{nfp2_ref}分别为两个非故障相的参考电压；当故障类型为第四类故障时，采用式(5)对电网侧变流器系统的直流母线电压进行调整，其中U_x、I_x ^*(x＝a,b,c)分别为网侧变流器系统的电网接入点电压和需要输出的系统电流的有效值。然后，再利用式(2)进行各相调制波的进行修正，并直接对修正后的调制波进行取值有效区间处理，当故障相参考电压u_{fp_ref}>0时将该相调制波的正组调制波置0，当u_{fp_ref}<0时将该相调制波的负组调制波置1。另外，故障相的第1个功率器件发生开路鼓掌时的容错控制实施范围为，参考电压大于零且系统电流由直流侧流向交流侧的运行时段；故障相的第4个功率器件发生开路故障时的容错控制实施范围，参考电压小于零且系统电流由交流侧流向直流侧的运行时段。

u′_{x_ref}＝u_{x_ref}/(max(|u_{nfp1_ref}|,|u_{nfp2_ref}|)+1),x＝a,b,c (4)

步骤d.根据变流器系统中点电位偏差情况及预先设定的保证系统正常安全运行的中点电位允许偏差值，对调制波进行二次修正。

首先，通过上、下母线电压值作差获得中点电位V_np，当V_np在预先设定的偏差允许值范围之内时，不需要进行调制波的二次修正；而当V_np超过偏差允许值时，则需要根据容错控制策略实施后得到的一次修正后的调制波，对三相参考电压的极性进行判断并选择极性与其他两相不同的一相调制波作为二次修正基准相。然后，判断修正基准相是否为故障相，如果修正基准相与功率器件开路故障处于同一相电路内，那么分别继续判断两个非修正基准相的电流i_nmb、中点电位V_np及的非修正基准相参考电压u_nmbref的极性，并依此对调制波进行二次修正，规则如下：①i_nmb*V_np<0，u_nmbref>0时：按照式(6)进行修正且u_offset＝f*(1-u_nmbpos)；②i_nmb*V_np<0，u_nmbref<0时：按照式(6)进行修正且u_offset＝f*(1-u_nmbneg)；③其他情况：不做处理；如果功率器件开路故障发生在非修正基准相电路中，则直接判断修正基准相的电流i_mb的极性，同时根据中点电位V_np和修正基准相参考电压u_mbref的极性对调制波进行二次修正，规则如下：①i_mb*V_np>0，u_mbref>0时：按照式(7)进行修正且u_offset＝f*(0-min(u_nmbneg1,u_nmbneg2))，f∈[0,1]；②i_mb*V_np>0，u_nmbref<0时：按照式(8)进行修正且u_offset＝f*(1-u_mbpos)，f∈[0,1]；③i_mb*V_np<0，u_mbref>0时：按照式(7)进行修正且u_offset＝f*(1-max(u_nmbpos1,u_nmbpos2)，f∈[0,1]；④i_mb*V_np<0，u_nmbref<0时：按照式(8)进行修正且u_offset＝f*(u_mbneg-1)，f∈[0,1]。

将两次修正完成后的调制波送入调制模块，最终完成功率器件开路故障状态下的容错控制和中点电位平衡控制。

本发明有益效果：

该基于双调制波的容错控制方法能够有效解决由于功率器件开路故障导致的系统输出电流畸变率增大和中点电位不平衡的问题，适用于各种不同工作模式下的T型三电平变流器系统，即与电网直接相连的网侧变流器系统(包括PWM整流器、电力系统有源补偿设备和新能源并网逆变器等)和与负载相连接的负载侧变流器系统(包括变频器、不间断电源等)的功率器件开路故障容错控制。

附图说明

图1为本发明所涉及的T型三电平变流器基本拓扑结构。

图2为采用本发明所提方法对T型三电平变流器(以电网侧为例)发生内功率器件开路故障时实施容错控制前后的系统电压电流波形图。

图3为采用本发明所提方法对T型三电平变流器(以电网侧为例)发生外功率器件开路故障时实施容错控制前后的系统电压电流波形图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1：该方法根据已有成熟的功率器件开路故障检测方法对整个变流器系统进行实时监测，当监测到系统中存在功率器件开路故障后提取故障点位置信息(即故障定位)；根据故障功率器件的位置信息确定故障器件类型并选择相应的控制策略，进一步根据系统运行状态判断容错控制策略实施范围，并对调制波进行一次修正；检测变流器系统上、下母线电压，判断系统中点电位偏差情况，当中点电位不平衡超出允许范围时，根据中点电位平衡机制对调制波进行二次修正；最后将两次修正后的调制波送给载波调制模块，输出新的PWM波对功率器件进行开、断控制，实现功率器件开路故障状态下变流器系统输出电流波形质量的改善和中点电位平衡的控制。

当利用已有成熟的功率器件开路故障诊断方法完成对变流器中发生开路故障的功率器件完成定位后，即可实施相应的容错控制策略，具体步骤如下：

步骤a.根据电压等效原则，首先对参考电压进行标幺化处理，然后把每相的1个调制波分解成2个调制波来实现调制，分解法则如(1)式。

其中u_refx为x相原有调制波，u_xpos和u_xneg为u_refx分解得到的2个调制波，调制波u_xpos和u_xneg与三角载波u_carrier进行比较，所得到的逻辑状态分别用于控制该相桥臂电路中的第1、3和2、4只功率器件的开通和关断，即当u_xpos>u_carrier时该相桥臂第1功率器件导通、第3功率器件关断，反之(u_xpos>u_carrier时)第1功率器件关断、第3功率器件导通，u_xneg控制规则一致；

步骤b.根据故障器件位置信息及变流器系统硬件接线方式对故障类型进行划分。

首先，根据变流器硬件拓扑(见附图1)对内、外功率器件进行分类：即一相桥臂中的第1或者第4个功率器件为外功率器件，而一相桥臂中的第2或者第3个功率器件为内功率器件；然后，根据变流器系统硬件接线方式确定其工作形式：当变流器交流侧通过连接电抗器或其他滤波电路直接与电网相连时，变流器工作形式为电网侧变流器系统，当变流器交流侧直接或者通过滤波电路间接与负载相连接时，变流器工作形式为负载侧变流器系统；结合故障器件位置信息和变流器工作形式将变流器系统功率器件开路故障划分为四种类型：第一类故障，负载侧变流器系统内功率器件发生开路故障；第二类故障，电网侧变流器系统内功率器件发生开路故障；第三类故障，负载侧变流器系统外功率器件发生开路故障；第四类故障，电网侧变流器系统外功率器件发生开路故障。

步骤c.根据上一步骤中获取的故障类型，选择相应的容错控制策略，对调制波进行一次修正；

情况1：当故障类型为第一、二类故障时，首先采用式(2)对三相调制波进行同步调整，其中u_modify为修正参数，当故障相参考电压u_{fp_ref}>0时u_modify＝1-u_{fp_pos}，随后判断经过修正的各相调制波是否处于有效取值范围内，如果正、负组调制波均处于有效区间内即(0≤u_{x_pos}≤1，0≤u_{x_neg}≤1)，则直接将该相调制波的正组调制波置0，如果正组调制波处于有效区间且负组调制波超出其上边界值即(0≤u_{x_pos}≤1，u_{x_neg}>1)，则直接将该相调制波的负组调制波置1，如果正、负组调制波同时超出其上边界值即(u_{x_pos}>1，u_{x_neg}>1)，则需要将修正后的正、负组调制波恢复原值并采用式(3)进行重新修正；当u_{fp_ref}<0时u_modify＝0-u_{fp_neg}，同样进一步判断修正后的调制波是否处于有效取值区间内，如果正、负组调制波均处于有效区间且内即(0≤u_{x_pos}≤1，0≤u_{x_neg}≤1)，则直接将该相调制波的负组调制波置1，如果负组调制波处于有效区间且正组调制波超出其下边界值即(0≤u_{x_neg}≤1，u_{x_pos}<0)，则直接将该相调制波的正组调制波置0，如果正、负组调制波同时超出其下边界值即(u_{x_pos}<0，u_{x_neg}<0)，则需要将修正后的正、负组调制波恢复原值并采用式(3)进行重新修正。另外，第2个功率器件的开路故障容错控制实施范围为系统电流由直流侧流向交流侧的运行时段，而第3个功率器件的开路故障容错控制实施范围刚好相反。

情况2：当故障类型为第三故障时，采用式(4)对负载侧变流器系统的参考电压进行调整，其中u_{nfp1_ref}、u_{nfp2_ref}分别为两个非故障相的参考电压；当故障类型为第四类故障时，采用式(5)对电网侧变流器系统的直流母线电压进行调整，其中U_x、

(x＝a,b,c)分别为网侧变流器系统的电网接入点电压和需要输出的系统电流的有效值。然后，再利用式(2)进行各相调制波的进行修正，并直接对修正后的调制波进行取值有效区间处理，当故障相参考电压u_{fp_ref}>0时将该相调制波的正组调制波置0，当u_{fp_ref}<0时将该相调制波的负组调制波置1。另外，故障相的第1个功率器件发生开路鼓掌时的容错控制实施范围为，参考电压大于零且系统电流由直流侧流向交流侧的运行时段；故障相的第4个功率器件发生开路故障时的容错控制实施范围，参考电压小于零且系统电流由交流侧流向直流侧的运行时段。

u′_{x_ref}＝u_{x_ref}/(max(|u_{nfp1_ref}|,|u_{nfp2_ref}|)+1),x＝a,b,c (4)

步骤d.根据变流器系统中点电位偏差情况及预先设定的保证系统正常安全运行的中点电位允许偏差值，对调制波进行二次修正。

首先，通过上、下母线电压值作差获得中点电位V_np，当V_np在预先设定的偏差允许值范围之内时，不需要进行调制波的二次修正；而当V_np超过偏差允许值时，则需要根据容错控制策略实施后得到的一次修正后的调制波，对三相参考电压的极性进行判断并选择极性与其他两相不同的一相调制波作为二次修正基准相。然后，判断修正基准相是否为故障相，如果修正基准相与功率器件开路故障处于同一相电路内，那么分别继续判断两个非修正基准相的电流i_nmb、中点电位V_np及的非修正基准相参考电压u_nmbref的极性，并依此对调制波进行二次修正，规则如下：①i_nmb*V_np<0，u_nmbref>0时：按照式(6)进行修正且u_offset＝f*(1-u_nmbpos)；②i_nmb*V_np<0，u_nmbref<0时：按照式(6)进行修正且u_offset＝f*(1-u_nmbneg)；③其他情况：不做处理；如果功率器件开路故障发生在非修正基准相电路中，则直接判断修正基准相的电流i_mb的极性，同时根据中点电位V_np和修正基准相参考电压u_mbref的极性对调制波进行二次修正，规则如下：①i_mb*V_np>0，u_mbref>0时：按照式(7)进行修正且u_offset＝f*(0-min(u_nmbneg1,u_nmbneg2))，f∈[0,1]；②i_mb*V_np>0，u_nmbref<0时：按照式(8)进行修正且u_offset＝f*(1-u_mbpos)，f∈[0,1]；③i_mb*V_np<0，u_mbref>0时：按照式(7)进行修正且u_offset＝f*(1-max(u_nmbpos1,u_nmbpos2)，f∈[0,1]；④i_mb*V_np<0，u_nmbref<0时：按照式(8)进行修正且u_offset＝f*(u_mbneg-1)，f∈[0,1]。

将两次修正完成后的调制波送入调制模块，最终完成功率器件开路故障状态下的容错控制和中点电位平衡控制。

综上可得：如图2、图3所示，T型三电平变流器系统在电路中存在功率器件开路故障的情况下，采用上述容错控制方案，大大降低了故障状态下系统输出电流的畸变率，同时有效抑制了由于功率器件开路故障导致的中点电位不平衡问题。在传统载波调制的基础上将参考电压分为一对调制波，在保证变流器系统输出线电压不变的情况下，通过适当改变一相或者三相调制波的方法以消除由于功率器件开路故障导致的无效开关状态，使得故障状态下系统输出电流的畸变率得到有效的抑制。在此基础上同时加入了一种基于双调制波调整的中点电位平衡控制环节，当中点电位出现直流不平衡的时候，增加的中点电位平衡控制机制能够很好的抑制由于开路故障引起的中点电位偏差。因此，是一种有效的功率器件开路故障容错控制方法。该容错控制方法需要对变流器系统的三相电流及直流侧上、下电容的电压同步采样。

所述方法适用于各种不同工作模式下的T型三电平变流器系统，即与电网直接相连的网侧变流器系统(包括并不仅限于PWM整流器、电力系统有源补偿设备和新能源并网逆变器等)和与负载相连接的负载侧变流器系统(包括并不仅限于变频器、不间断电源等)的功率器件开路故障容错控制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，其特征是：该方法首先将传统三电平载波调制模块中的单调制波，分解为相同控制效果的双调制波；然后对调制波进行一次修正，来达到消除由于功率器件开路故障而产生无效开关状态；最后根据直流侧上、下母线电压的采样值判断是否需要进行调制波的二次修正并实施相应的控制策略，以实现故障状态下的变流器系统的中点电位平衡控制；

当利用已有成熟的功率器件开路故障诊断方法完成对变流器中发生开路故障的功率器件完成定位后，即可实施该方法，具体步骤如下：

步骤a.根据电压等效原则，首先对参考电压进行标幺化处理，然后把每相的1个调制波利用分解法则分解成2个调制波来实现调制；

步骤b.根据故障器件位置信息及变流器系统硬件接线方式对故障类型进行划分；

步骤c.根据上一步骤中获取的故障类型，选择相应的容错控制策略，对调制波进行一次修正；

步骤d.根据变流器系统中点电位偏差情况及预先设定的保证系统正常安全运行的中点电位允许偏差值，对调制波进行二次修正；

步骤e.将两次修正完成后的调制波送入调制模块，最终完成功率器件开路故障状态下的容错控制和中点电位平衡控制。

2.根据权利要求1所述的基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，其特征是：调制波的一次修正是根据功率器件开路故障位置信息、变流器系统工作方式及系统实际运行状态，进行一次调制波修正其目的为消除开路故障产生的无效开关状态；所述调制波的二次修正是根据中点电位偏差及系统电流进行二次调制波修正，其目的是为了改变当前开关周期流入或者流出中点的电流以实现中点电位平衡控制。

3.根据权利要求1所述的基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，其特征是：调制波修正的方法为根据输出参考线电压不变性，利用三相调制波之间的同步调整或者单相调制波正、负两组之间的内部调整。

4.根据权利要求1所述的一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，其特征是：步骤a中的分解法则公式为：

其中u_refx为x相原有调制波，u_xpos和u_xneg为u_refx分解得到的2个调制波，调制波u_xpos和u_xneg与三角载波u_carrier进行比较，所得到的逻辑状态分别用于控制该相桥臂电路中的第1、3和2、4只功率器件的开通和关断，即当u_xpos>u_carrier时该相桥臂第1功率器件导通、第3功率器件关断，反之第1功率器件关断、第3功率器件导通，u_xneg控制规则一致。

5.根据权利要求1所述的一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，其特征是：步骤b的具体步骤包括：首先，根据变流器硬件拓扑对内、外功率器件进行分类：即一相桥臂中的第1或者第4个功率器件为外功率器件，而一相桥臂中的第2或者第3个功率器件为内功率器件；然后，根据变流器系统硬件接线方式确定其工作形式：当变流器交流侧通过连接电抗器或其他滤波电路直接与电网相连时，变流器工作形式为电网侧变流器系统，当变流器交流侧直接或者通过滤波电路间接与负载相连接时，变流器工作形式为负载侧变流器系统；最后，结合故障器件位置信息和变流器工作形式将变流器系统功率器件开路故障划分为四种类型：第一类故障，负载侧变流器系统内功率器件发生开路故障；第二类故障，电网侧变流器系统内功率器件发生开路故障；第三类故障，负载侧变流器系统外功率器件发生开路故障；第四类故障，电网侧变流器系统外功率器件发生开路故障。

6.根据权利要求1所述的一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，其特征是：步骤c的具体步骤如下：

当故障类型为第一、二类故障时，首先采用式(2)对三相调制波进行同步调整，其中u_modify为修正参数，当故障相参考电压u_{fp_ref}>0时u_modify＝1-u_{fp_pos}，随后判断经过修正的各相调制波是否处于有效取值范围内，如果正、负组调制波均处于有效区间内即0≤u_{x_pos}≤1，0≤u_{x_neg}≤1，则直接将该相调制波的正组调制波置0，如果正组调制波处于有效区间且负组调制波超出其上边界值即0≤u_{x_pos}≤1，u_{x_neg}>1，则直接将该相调制波的负组调制波置1，如果正、负组调制波同时超出其上边界值即u_{x_pos}>1，u_{x_neg}>1，则需要将修正后的正、负组调制波恢复原值并采用式(3)进行重新修正；当u_{fp_ref}<0时u_modify＝0-u_{fp_neg}，同样进一步判断修正后的调制波是否处于有效取值区间内，如果正、负组调制波均处于有效区间且内即0≤u_{x_pos}≤1，0≤u_{x_neg}≤1，则直接将该相调制波的负组调制波置1，如果负组调制波处于有效区间且正组调制波超出其下边界值即0≤u_{x_neg}≤1，u_{x_pos}<0，则直接将该相调制波的正组调制波置0，如果正、负组调制波同时超出其下边界值即u_{x_pos}<0，u_{x_neg}<0，则需要将修正后的正、负组调制波恢复原值并采用式(3)进行重新修正；另外，第2个功率器件的开路故障容错控制实施范围为系统电流由直流侧流向交流侧的运行时段，而第3个功率器件的开路故障容错控制实施范围刚好相反；

当故障类型为第三故障时，采用式(4)对负载侧变流器系统的参考电压进行调整，其中u_{nfp1_ref}、u_{nfp2_ref}分别为两个非故障相的参考电压；当故障类型为第四类故障时，采用式(5)对电网侧变流器系统的直流母线电压进行调整，其中

分别为网侧变流器系统的电网接入点电压和需要输出的系统电流的有效值；然后，再利用式(2)进行各相调制波的进行修正，并直接对修正后的调制波进行取值有效区间处理，当故障相参考电压u_{fp_ref}>0时将该相调制波的正组调制波置0，当u_{fp_ref}<0时将该相调制波的负组调制波置1；另外，故障相的第1个功率器件发生开路鼓掌时的容错控制实施范围为，参考电压大于零且系统电流由直流侧流向交流侧的运行时段；故障相的第4个功率器件发生开路故障时的容错控制实施范围，参考电压小于零且系统电流由交流侧流向直流侧的运行时段；

u′_{x_ref}＝u_{x_ref}/(max(|u_{nfp1_ref}|,|u_{nfp2_ref}|)+1),x＝a,b,c (4)

7.根据权利要求1所述的一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，其特征是：步骤d中具体步骤如下:

首先，利用对上、下母线电压采样值作差求取中点电位V_np，当V_np在预先设定的偏差允许值范围之内时，不需要进行调制波的二次修正；而当V_np超过偏差允许值时，则需要对根据容错控制策略实施后得到的一次修正后的调制波进行二次修正；

然后，判断修正基准相是否为故障相，如果修正基准相与功率器件开路故障处于同一相电路内，那么分别继续判断两个非修正基准相的电流i_nmb、中点电位V_np及的非修正基准相参考电压u_nmbref的极性，并依此对调制波进行二次修正；如果功率器件开路故障发生在非修正基准相电路中，则直接判断修正基准相的电流i_mb的极性，同时根据中点电位V_np和修正基准相参考电压u_mbref的极性对调制波进行二次修正。

8.根据权利要求7所述的一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，其特征是：

V_np超过偏差允许值且修正基准相与功率器件开路故障处于同一相电路内，其二次修正的具体规则如下：

①i_nmb*V_np<0，u_nmbref>0时：按照式(6)进行修正且u_offset＝f*(1-u_nmbpos)；

②i_nmb*V_np<0，u_nmbref<0时：按照式(6)进行修正且u_offset＝f*(1-u_nmbneg)；

③其他情况：不做处理；

所述V_np超过偏差允许值且功率器件开路故障发生在非修正基准相电路中，其二次修正的具体规则如下：

①i_mb*V_np>0，u_mbref>0时：按照式(7)进行修正且u_offset＝f*(0-min(u_nmbneg1,u_nmbneg2))；

②i_mb*V_np>0，u_nmbref<0时：按照式(8)进行修正且u_offset＝f*(1-u_mbpos)；

③i_mb*V_np<0，u_mbref>0时：按照式(7)进行修正且u_offset＝f*(1-max(u_nmbpos1,u_nmbpos2)；

④i_mb*V_np<0，u_nmbref<0时：按照式(8)进行修正且u_offset＝f*(u_mbneg-1)；

9.根据权利要求1所述的一种基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法，其特征是：基于双调制波的功率器件开路故障容错控制方法适用于各种不同工作模式下的T型三电平变流器系统，即与电网直接相连的网侧变流器系统和与负载相连接的负载侧变流器系统的功率器件开路故障容错控制。

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