CN110943640A - 一种t型逆变器fc桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，包括冗余备份单元和主工作单元并联连接在直流电源的两端，耦合连接单元为耦合电感，耦合电感的一端与冗余备份单元的中点相连接、另一端与直流母线电容的中点相连接；主工作单元的输出端与负载相连接，上端和下端分别通过不同的熔断器与直流电源的正极和负极相连接，中端与直流母线电容的中点相连接；主工作单元和冗余备份单元上均设有驱动控制电路。本发明冗余桥臂只有在主工作单元检测到故障时才进入工作状态；整体功率损耗小，故障检测简单可靠，故障定位准确，容错能力高，结构更加简单，故障前后电力传输“无缝”切换，且在连续工况性能上达到长时间稳定工作。

Description

一种T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构

技术领域

本发明涉及风力发电、光伏发电配电网的技术领域，尤其涉及一种T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，可用于海上风力发电、偏远地区的光伏发电等的配网或发电机等高可靠性、高容错性、高维护性、高可用性的大中功率电力转换器领域，或应用在故障发生时不能即时停机维修的情况或维修期很长、维修代价很大的工业电力系统装备领域。

背景技术

电力电子转换系统运行的可靠性在电力系统里是现在乃至未来最关键也是最具有挑战性的课题。特别是在海上风力发电领域，由于风力发电设备的巨大，其停机维修的代价较大，成本较高。其次，由于海上风力发电厂的海上环境的恶劣，造成其维修周期较长甚至是不可实现的。因此，设计的电力转换器不但需要具有很高的容错能力，同时也会通过增加整机备份的方式来提高系统运行的可靠性。但这样会极大的增加电力转换器的体积与重量，也同时增大了发电设备制造费用和发电厂运营的成本。

近年来，随着清洁能源的大规模应用和快速发展，人们在提高现有电力电子技术的电能转换效率和鲁棒性的同时，更渴望能够解决电力电子转换系统整机备份体积大、可靠性低、成本高等实际工程问题，开发出新型的电能转换拓扑结构。为了解决这一问题，各国的研究者从电气装置本身的故障诊断和控制策略以及结构的可靠性方面进行了广泛深入的研究。虽然通过上述方式能够取得一定的优化效果，但都不能达到更经济实用的目标。

采用全控型IGBT为开关器件的电压型逆变器，是大中功率电力应用最广泛的电力转换系统之一，此电力转换系统是海上风力发电、大规模光伏发电电力系统的重要组成部分。其实际工作运行时的可靠性是关系到整个电力系统正常运行的关键所在。对于该电力转换装置所产生的故障，由于在发电过程中不能依靠人力去即时排除故障或者维修的代价较大，因此，为了保证供电系统达到持续供电的目的，针对电力转换系统的故障问题，所采用的解决方法是传统的可靠性工程的结构容错技术，即整机备份的方式。因此，除正常工作的电力转换系统外，还需要对每一个电力转换系统结构附加一个整机备份系统，相应的控制系统也同样需要备份。这种方法虽然对清洁能源配电系统运行可靠性有一定提高，但同样也增加了故障系统和备份系统切换的不稳定性，同时整机备份单元也增加了体积、重量和成本。这些特点已经成为现在清洁能源大规模推广应用的瓶颈问题。

发明内容

针对现有电力转换系统的故障系统和备份系统切换不稳定，且体积和成本较大的技术问题，本发明提出一种T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，整体功率损耗小，故障检测简单可靠，故障定位准确，容错能力高，且具有高可靠性、低成本、结构简单的特点，适应于清洁能源大规模推广的发展趋势。

为了达到上述目的，本发明的技术方案实现如下：一种T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，包括直流电源、冗余备份单元、主工作单元和耦合连接单元，所述冗余备份单元和主工作单元并联连接在直流电源的两端，所述耦合连接单元为耦合电感，耦合电感的一端与冗余备份单元的中点相连接、另一端与直流母线电容的中点相连接，直流母线电容的两端分别与直流电源的两端相连接；所述主工作单元为T型逆变器，T型逆变器的输出端与负载相连接，T型逆变器桥臂的上端和下端分别通过两个熔断器与直流电源的正极和负极相连接，T型逆变器的桥臂中端与直流母线电容的中点相连，T型逆变器的桥臂中端分别通过连接二级管与T型逆变器桥臂的上端和下端相连接；所述T型逆变器和冗余备份单元上均设有驱动控制电路。

所述冗余备份单元为FC冗余桥臂电路；所述冗余备份单元包括四个依次串联连接的第一IGBT模块、第二IGBT模块、第三IGBT模块和第四IGBT模块；第一IGBT模块与直流电源的正极相连接，第四IGBT模块与直流电源的负极相连接，第二IGBT模块和第三IGBT模块之间的中点与耦合电感相连接，第一IGBT模块和第二IGBT模块之间的中点、第三IGBT模块和第四IGBT模块之间的中点之间连接有飞跨电容；第一IGBT模块、第二IGBT模块、第三IGBT模块和第四IGBT模块上均设有驱动控制电路。

所述主工作单元包括三路并联连接的T型逆变器，三路T型逆变器上均并联有隔离单元，三路T型逆变器的输出端分别与负载连接，三个负载并联连接。

所述T型逆变器的上端和下端之间并联连接有隔离单元，所述隔离单元包括隔离晶闸管和隔离电感，隔离晶闸管的阳极与T型逆变器桥臂的上端相连接，隔离晶闸管的阴极与隔离电感串联连接，隔离电感与T型逆变器桥臂的下端相连接；所述连接二级管包括上二极管和下二极管，上二极管的阴极与T型逆变器桥臂的上端、熔断器的下端相连接，上二极管的阳极与直流母线电容的中点相连接；隔离电感与下二极管的阳极、熔断器相连接，下二极管的阴极与直流母线电容的中点相连接。

所述T型逆变器的桥臂包含第五IGBT模块、第六IGBT模块、第七IGBT模块和第八IGBT模块，第五IGBT模块的上端通过熔断器与直流电源的正极相连接，第八IGBT模块的下端通过熔断器与直流电源的负极相连接，第六IGBT模块的一端粉笔与直流母线电容的中点以及上二极管的阳极、下二极管的阴极相连接，第五IGBT模块的另一端、第七IGBT模块的一端和第八IGBT模块的一端并联连接后为T型逆变器的输出端，第七IGBT模块的另一端与第六IGBT模块的另一端相连接；所述隔离晶闸管的阳极分别与上二极管的阴极和第五IGBT模块的一端相连接，隔离电感分别与下二极管的阳极和第八IGBT模块的另一端相连接；所述第五IGBT模块、第六IGBT模块、第七IGBT模块和第八IGBT模块均与驱动控制电路相连接。

所述直流母线电容包括电容C1和电容C2，电容C1和电容C2串联连接，电容C1上端与直流电源（4）的正极相连接，电容C2下端与直流电源的负极相连接；电容C1与电容C2之间的中点分别与耦合电感、主工作单元中每一相第六IGBT模块一端相连，同时与上隔离二极管阳极、下隔离二极管的阴极连接成中点。

所述驱动控制电路包括IGBT控制单元和过电流检测单元，IGBT控制单元与过电流检测单元相连接，IGBT控制单元均与T型逆变器和冗余备份单元中的每个IGBT模块相连接，过电流检测单元均与T型逆变器和冗余备份单元中的每个IGBT模块相连接，过电流检测单元实时监测T型逆变器中每个IGBT模块的过电流故障，IGBT控制单元根据过电流检测单元的监测结果决定是否停止所在故障桥臂的所有IGBT模块的工作，同时决定是否将冗余备份单元的IGBT模块的驱动控制电路激活。

所述负载包括负载电感和负载电阻，负载电感和负载电阻串联连接后分别与主工作单元的每相输出端相连接。

本发明的有益效果：通过采用冗余桥臂的方式，对故障有针对性的增加简单的冗余模块的方式就可以使配电系统在不降低输出功率的前提下真正达到故障前后电力传输的“无缝”切换，对电力转换器结构的故障定位更加准确，故障单元控制信号转换为冗余备份单元的控制信号更易操作，从而降低了整个系统再次出错的机会；冗余备份单元工作在冗余模式，只有在主工作单元检测到过流故障时才进行触发使得冗余桥臂进入工作状态；其整体功率损耗小，故障检测简单可靠，故障定位准确，容错能力高，结构更加简单，故障前后电力传输“无缝”切换，且在连续工况性能上达到长时间稳定工作。本发明不但使电力转换器在故障发生的时候能够在较短的时间内达到不间断、全功率输出供电的目的，同时也将电力转换系统本身的容错能力发挥到最大，从根本上解决了电系统整机备份可靠性低、体积大、重量重、切换控制复杂等一系列技术难题，实际运行中完全能够达到理想的技术指标和经济指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明的结构示意图。

图2为本发明主工作单元正常工作时的电流流动原理图。

图3为本发明主工作单元故障时的电流流动原理图。

图中，1为主工作单元，2为冗余备份单元，3为熔断器，4为直流电源，5为驱动控制电路，6为耦合电感，7为直流母线电容，8为负载，9为飞跨电容。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，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付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。

如图1所示，一种T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，包括直流电源4、冗余备份单元2、主工作单元1和耦合连接单元，直流电源4为直流电源Udc。所述冗余备份单元2和主工作单元1并联连接在直流电源4的两端，所述耦合连接单元为耦合电感6，耦合电感6的一端与冗余备份单元2的中点相连接、另一端与直流母线电容7的中点相连接。直流母线电容7为直流侧稳压电容，直流母线电容7的两端分别与直流电源4的两端相连接。耦合电感6连接冗余备份单元和主工作单元，耦合电感6的电感L是主工作单元1和冗余备份单元2的中介，在非故障情况下，耦合连接单元的电感L起到控制中点电压波动和抑制中点电容谐波的作用。在故障情况下，耦合连接单元与负载8相连接。所述主工作单元1为T型逆变器即三相电压型逆变器拓扑结构，主工作单元1包括三路并联支路桥臂，每个支路桥臂均由4个IGBT模块组成，呈“T”型分布，分为上端、中端和下端，上下两端各由一个IGBT模块串联组成，中端由两个背靠背的IGBT模块组成，主工作单元1的上端和下端的中点与负载8相连接。主工作单元1的上端和下端的中点为输出端。T型逆变器的输出端与负载8相连接，T型逆变器的上端和下端分别通过不同的熔断器3与直流电源4的正极和负极相连接，即主工作单元每条支路两端均设有熔断器，熔断器3为快速熔断器，即工业保险丝，分别位于每一相T型逆变器的上下两极，用来防止每一相的短路电流毁坏与之并联的直流电源Udc 4和串联的负载8，并将故障相与母线隔离。T型逆变器的中端与直流母线电容7的中点相连接，该中点通过连接二级管9又连接在主工作单元1每相桥臂上下端点与熔断器3之间，实现冗余备份单元2与输出端的连接；所述T型逆变器和冗余备份单元2上均设有驱动控制电路5。

所述冗余备份单元2为FC冗余桥臂电路，冗余备份单元2四个串联连接的IGBT模块组成冗余备份桥臂；所述冗余备份单元2包括四个依次串联连接的第一IGBT模块T1、第二IGBT模块T2、第三IGBT模块T3和第四IGBT模块T4，第一IGBT模块T1与直流电源4的正极相连接，第四IGBT模块与直流电源4的负极相连接，第二IGBT模块T2和第三IGBT模块T3之间的中点为输出点，输出点与耦合电感6相连接，输出点通过耦合电感6与直流母线电容7相连接，实现的功能抑制谐波，稳定中点电流。第一IGBT模块T1和第二IGBT模块T2之间的中点、第三IGBT模块T3和第四IGBT模块T4之间的中点之间连接有飞跨电容，飞跨电容为一个钳位电容；飞跨电容并设置连接在第一IGBT模块T1-第二IGBT模块T2之间和第三IGBT模块T3-第四IGBT模块T4之间，这是利用电容充放电的特性，维持电压稳定，使得冗余备份单元稳定输出三个电平。第一IGBT模块T1、第二IGBT模块T2、第三IGBT模块T3和第四IGBT模块T4上均设有驱动控制电路5。

所述主工作单元1包括三路并联连接的T型逆变器，包括a相T型逆变器、b相T型逆变器和c相T型逆变器，三路T型逆变器上均并联有隔离单元，三路的T型逆变器的输出端均连接有负载8，三个负载8并联连接。冗余备份单元2与主工作单元1相匹配，是与主工作单元1为三相中任意一相相同的配置结构，冗余备份单元2中串联4个IGBT模块，四个IGBT模块的中点为输出点，与耦合连接单元的电感相连接，只有这样才能把冗余备份单元2的三电平输出到负载端。

所述T型逆变器的上端和下端之间并联有隔离单元，所述隔离单元包括隔离晶闸管10和隔离电感11，隔离晶闸管10的阳极与T型逆变器桥臂的上端相连接，隔离晶闸管10的阴极与隔离电感11串联连接，隔离电感11与T型逆变器桥臂的下端相连接。所述连接二级管9包括上二极管和下二极管，上二极管的阴极与T型逆变器桥臂的上端、熔断器3的下端相连接，上二极管的阳极与直流母线电容的中点相连接；隔离电感11与下二极管的阳极、熔断器3相连接，下二极管的阴极与直流母线电容7的中点相连接隔离晶闸管的阳极与T型逆变器的上端相连接。在a相T型逆变器中隔离晶闸管10为晶闸管Tha，隔离晶闸管与隔离电感串联后并联在a相T型逆变器的上端和下端。一旦T型逆变器a相发生故障，由于晶闸管Tha导通，使得母线短路，导致a相支路两端的熔断器3熔断，使得a相T型逆变器隔离，同时隔离电感11还可以缓冲母线过电流产生的较高的电流变化率，这个较高的电流变化率很容易损坏晶闸管Tha，因此，隔离电感11对晶闸管Tha起到保护的作用。

以a相T型逆变器为例，T型逆变器包括第五IGBT模块Sa1、第六IGBT模块Sa2、第七IGBT模块Sa3和第八IGBT模块Sa4，第五IGBT模块Sa1的三极管的集电极即输入端通过熔断器3与直流电源4的正极相连接，第八IGBT模块Sa4的三极管的射极即输出端与通过熔断器3与直流电源4的负极相连接，第六IGBT模块Sa2的集电极与直流母线电容7的中点相连接，第五IGBT模块Sa1的射极、第七IGBT模块Sa3的集电极和第八IGBT模块Sa4的集电极共同连接在一起作为T型逆变器的输出端，第七IGBT模块Sa3的射极与第六IGBT模块Sa2的射极相连接；所述隔离晶闸管10的阳极与第五IGBT模块Sa1的集电极相连接，隔离电感11与第八IGBT模块Sa4的射极相连接；所述第五IGBT模块Sa1、第六IGBT模块Sa2、第七IGBT模块Sa3和第八IGBT模块Sa4均与驱动控制电路5相连接。

a相T型逆变器包括第五IGBT模块Sa1、第六IGBT模块Sa2、第七IGBT模块Sa3和第八IGBT模块Sa4，第六IGBT模块Sa2和第七IGBT模块Sa3是a相T型逆变器的中端，在第六IGBT模块Sa2和第七IGBT模块Sa3都导通时，其他IGBT模块（第五IGBT模块Sa1和第八IGBT模块Sa4）关断的情况下，a相T型逆变器的输出端输出零电平电位。同理，b相T型逆变器和c相T型逆变器也均包括4个IGBT模块，主工作单元1由12个IGBT模块组成。

所述直流母线电容7包括电容C1和电容C2，电容C1和电容C2串联连接，电容C1与直流电源4的正极相连接，电容C2与直流电源4的负极相连接。直流母线电容7通过两个电容C1和电容C2串联后并联在直流电源Udc上，其作用是利用电容的充放电特性，使电力转换器每相产生稳定的三电平。电容C1和电容C2的电容值可以根据转换器的简化电路图中的电阻电感值计算出。故障前，针对A相负载而言，电流经历如下4个过程，对于电容C1的充放电过程如下，首先，第五IGBT模块Sa1导通，电容C1通过第五IGBT模块Sa1给A相负载提供正向电流，然后，第七IGBT模块Sa3导通，由A相负载通过第七IGBT模块Sa3提供电容C1的负向电流；对于电容C2的充放电过程如下：首先，第六IGBT模块Sa2导通，电容C2通过第六IGBT模块Sa2给A相负载提供正向电流，然后，第八IGBT模块Sa4导通，由A相负载通过第八IGBT模块Sa4提供电容C2的负向电流；其他两相B相、C相以同样的模式工作。故障后，熔断器熔断，A相整个桥臂与母线断开，此时，晶闸管Tha导通，故障桥臂A相4个IGBT模块的控制信号全部停止，直流母线电容7的电容C1和电容C2不再给A相提供电能，但由于B相、C相桥臂还在继续正常工作，电容C1和电容C2还在持续为B相、C相持续提供电能，此时，A相负载电能由备份FC桥臂通过耦合连接电感、隔离二极管、Tha晶闸管以及第五IGBT模块Sa1和第八IGBT模块Sa4并联的二极管提供。故障后的正/负向电流流向，如图2和图3所示。

所述第一IGBT模块T1、第二IGBT模块T2、第三IGBT模块T3、第四IGBT模块T4、第五IGBT模块、第六IGBT模块、第七IGBT模块和第八IGBT模块均包括双极型绝缘栅晶体管和二极管，二极管的阴极与双极型绝缘栅晶体管的集电极相连接，二极管的阳极与双极型绝缘栅晶体管的发射极相连接。二极管是常用的IGBT模块固有的，二极管主要其续流作用。

所述驱动控制电路5包括IGBT驱动控制单元和过电流检测单元，IGBT驱动控制单元和过电流检测单元相连接，IGBT驱动控制单元和过电流检测单元均与T型逆变器和冗余备份单元中的每个IGBT模块相连接，发送控制信号的同时，还具有过电流检测功能，过电流检测单元实时监测IGBT模块的过电流故障，过电流检测单元通过对流过IGBT模块的电流进行采样取值，同时转换为0—5V之间的电压信号，该信号与基准电压值（小于5V）进行对比，超出基准电压值则发出故障信号，如未超过基准电压值则不发出故障信号。IGBT驱动控制电路根据过电流检测电路的监测结果决定是否停止故障支路的IGBT模块的工作，同时决定是否将隔离晶闸管Tha和冗余备份单元的IGBT驱动控制单元激活。故障信号的发出使得各个IGBT驱动控制电路控制各自IGBT模块停止运行和相应隔离晶闸管的导通，使故障相隔离。

所述负载8包括负载电感和负载电阻，负载电感和负载电阻串联连接后分别与主工作单元1的每相输出端相连接。负载8为等效电路，可代表常规阻感型负载，可为三相电机，也可为电网。

主工作单元1的三相电路其中如果有任何一条支路发生短路故障的时候，无论产生短路故障的原因是由于IGBT驱动控制单元的错误信号，还是IGBT模块中器件双极型绝缘栅晶体管或二极管本身由于过热或老化引起的短路情况，这种故障都会对航空电力配电系统造成不可挽回的巨大损失。因此在主工作单元1的每条支路的两端串联两个熔断器3，通过瞬间很大的短路电流来快速熔断熔断器3，来达到快速隔离故障支路的方法是一种非常必要的保护措施，以此防止供电端的直流电源Udc4和负载8受到损坏。故障支路被隔离后，故障支路桥臂的所有IGBT（4个）模块的驱动控制电路会停止发送控制信号，并激活冗余备份单元2中每个IGBT模块的IGBT驱动控制电路让它们从冷待机状态进入工作状态。冗余备份单元2的IGBT模块通过耦合连接电感6与故障支路的第六IGBT模块和第七IGBT模块串联共同工作的方式来达到不改变原负载和故障支路中点连接的目的，在提高系统可靠性，不增加装置成本的基础上将此系统的容错能力发挥到最大，同时实现了不降额、不间断供电的最终目标。

从系统的角度出发，为了使系统在运行中保持供电的连续性，通常采用的方法是为整体系统预留一定的容错额度，比如，并联型双逆变器，一个主工作、另外一个处在热备用待工作状态，这样不但大大的增加了功率元器件数量和其控制电路的复杂性，而且增加了双逆变器在转换过程中出错的几率。由于冗余备份单元2是工作在热工作状态，其本身也要有功耗，它的老化速度和故障出现的概率和主工作单元1是相同的，这样不但大大降低了系统本身可靠性和安全性的指标，而且对于设计和维护都增加了难度。

因此，本发明具体的工作方式可以概括为：当主体工作单元1的三相电压型逆变器中的任意一相发生短路的情况下，无论这种短路是由于控制信号的错误产生的，还是由于双极型绝缘栅晶体管和二极管器件本身的问题而导致的，短路电流必定会将这一相两端的熔断器3快速熔断，该故障相则与直流电源Udc 4的母线隔离。另一方面故障发生的IGBT模块本身的驱动控制单元5会监测到IGBT模块有短路过电流流过，从而将故障IGBT模块所在的桥臂支路所有IGBT模块的控制信号停止发送。与此同时，通过故障IGBT模块发送的过电流故障信号，可将冗余备份桥臂2中4个IGBT模块的控制信号激活，因此母线正向电流将流经冗余备份单元2支路的IGBT模块、耦合连接单元的电感L与故障支路的中端的两IGBT模块，最终流入负载8，反之亦然。本发明通过IGBT驱动控制电路的过电流故障检测信号将冗余备份单元2的4个IGBT模块激活并与故障单元串联工作，以达到连续的“零”断点工作状态。

故障出现时，传统的电力转换器为了能够保证负载持续稳定的工作，通常需要将故障单元与三相主电路和备份单元隔离，形成故障单元完全与主电路的开路模式，此时电流不流经故障单元。而本发明是利用主体工作单元1其中一相支路的两个IGBT在失效模式下所呈现的稳定电特性，即IGBT模块失效后稳定的弱阻抗特性，将故障支路仅仅与主线隔离，但并不与冗余备份单元2隔离，让电流继续流过故障开关器件IGBT模块，此时的故障器件IGBT模块以近似一根导线的形式存在于工作电路中。

本发明对电力转换器结构的故障定位更加准确，将故障桥臂控制信号转换为备份桥臂的控制信号更易操作，从而降低了系统二次出错的机会；与传统的电力转换系统相比，增加一个FC冗余桥臂，从系统可靠性出发，并没有改变系统的可靠度的值；在成本方面，与传统的整机备份方式相比，此结构有效的降低了整体系统的重量和体积；对于任何一相单元故障的情况可以采用备份单元相来保持其持续工作状态，如果另外两相中的一相也发生故障，同样可以采用增加备份单元支路的方式，这种双支路备份的拓扑结构将三相主结构的容错能力（二次故障）发挥到最大值。从以上几个方面，此新型的单元冗余电压型逆变器拓扑结构在提高电力转换系统可靠性，降低成本方面有着不可替代的优势，同样对于海上风力发电、大规模光伏发电等故障即时维修困难的应用领域提出了一种全新的解决方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，包括直流电源（4）、冗余备份单元（2）、主工作单元（1）和耦合连接单元，所述冗余备份单元（2）和主工作单元（1）并联连接在直流电源（4）的两端，其特征在于，所述耦合连接单元为耦合电感（6），耦合电感（6）的一端与冗余备份单元（2）的中点相连接、另一端与直流母线电容（7）的中点相连接，直流母线电容（7）的两端分别与直流电源（4）的两端相连接；所述主工作单元（1）为T型逆变器，T型逆变器的输出端与负载（8）相连接，T型逆变器桥臂的上端和下端分别通过两个熔断器（3）与直流电源（4）的正极和负极相连接，T型逆变器的桥臂中端与直流母线电容（7）的中点相连，T型逆变器的桥臂中端分别通过连接二级管（9）与T型逆变器桥臂的上端和下端相连接；所述T型逆变器和冗余备份单元（2）上均设有驱动控制电路（5）。

2.根据权利要求1所述的T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，其特征在于，所述冗余备份单元（2）为FC冗余桥臂电路；所述冗余备份单元（2）包括四个依次串联连接的第一IGBT模块、第二IGBT模块、第三IGBT模块和第四IGBT模块；第一IGBT模块与直流电源（4）的正极相连接，第四IGBT模块与直流电源（4）的负极相连接，第二IGBT模块和第三IGBT模块之间的中点与耦合电感（6）相连接，第一IGBT模块和第二IGBT模块之间的中点、第三IGBT模块和第四IGBT模块之间的中点之间连接有飞跨电容（9）；第一IGBT模块、第二IGBT模块、第三IGBT模块和第四IGBT模块上均设有驱动控制电路（5）。

3.根据权利要求1或2所述的T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，其特征在于，所述主工作单元（1）包括三路并联连接的T型逆变器，三路T型逆变器上均并联有隔离单元，三路T型逆变器的输出端分别与负载（8）连接，三个负载（8）并联连接。

4.根据权利要求3所述的T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，其特征在于，所述T型逆变器的上端和下端之间并联连接有隔离单元，所述隔离单元包括隔离晶闸管（10）和隔离电感（11），隔离晶闸管（10）的阳极与T型逆变器桥臂的上端相连接，隔离晶闸管（10）的阴极与隔离电感（11）串联连接，隔离电感（11）与T型逆变器桥臂的下端相连接；所述连接二级管（9）包括上二极管和下二极管，上二极管的阴极与T型逆变器桥臂的上端、熔断器（3）的下端相连接，上二极管的阳极与直流母线电容的中点相连接；隔离电感（11）与下二极管的阳极、熔断器（3）相连接，下二极管的阴极与直流母线电容（7）的中点相连接。

5.根据权利要求4所述的T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，其特征在于，所述T型逆变器的桥臂包含第五IGBT模块（Sa1）、第六IGBT模块（Sa2）、第七IGBT模块（Sa3）和第八IGBT模块（Sa4），第五IGBT模块（Sa1）的上端通过熔断器（3）与直流电源（4）的正极相连接，第八IGBT模块（Sa4）的下端通过熔断器（3）与直流电源（4）的负极相连接，第六IGBT模块（Sa2）的一端粉笔与直流母线电容（7）的中点以及上二极管的阳极、下二极管的阴极相连接，第五IGBT模块（Sa1）的另一端、第七IGBT模块的一端和第八IGBT模块的一端并联连接后为T型逆变器的输出端，第七IGBT模块（Sa3）的另一端与第六IGBT模块（Sa2）的另一端相连接；所述隔离晶闸管（10）的阳极分别与上二极管的阴极和第五IGBT模块（Sa1）的一端相连接，隔离电感（11）分别与下二极管的阳极和第八IGBT模块（Sa4）的另一端相连接；所述第五IGBT模块（Sa1）、第六IGBT模块（Sa2）、第七IGBT模块（Sa3）和第八IGBT模块（Sa4）均与驱动控制电路（5）相连接。

6.根据权利要求5所述的T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，其特征在于，所述直流母线电容（7）包括电容C1和电容C2，电容C1和电容C2串联连接，电容C1上端与直流电源（4）的正极相连接，电容C2下端与直流电源（4）的负极相连接；电容C1与电容C2之间的中点分别与耦合电感（6）、主工作单元（1）中每一相第六IGBT模块一端相连，同时与上隔离二极管阳极、下隔离二极管的阴极连接成中点。

7.根据权利要求1或6所述的T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，其特征在于，所述驱动控制电路（5）包括IGBT控制单元和过电流检测单元，IGBT控制单元与过电流检测单元相连接，IGBT控制单元均与T型逆变器和冗余备份单元（2）中的每个IGBT模块相连接，过电流检测单元均与T型逆变器和冗余备份单元（2）中的每个IGBT模块相连接，过电流检测单元实时监测T型逆变器中每个IGBT模块的过电流故障，IGBT控制单元根据过电流检测单元的监测结果决定是否停止所在故障桥臂的所有IGBT模块的工作，同时决定是否将冗余备份单元（2）的IGBT模块的驱动控制电路激活。

8.根据权利要求3所述的T型逆变器FC桥臂冗余结构电力转换器拓扑结构，其特征在于，所述负载（8）包括负载电感和负载电阻，负载电感和负载电阻串联连接后分别与主工作单元（1）的每相输出端相连接。

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