CN115967274A - 一种三电平dc/dc故障隔离系统 - Google Patents

一种三电平dc/dc故障隔离系统 Download PDF

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CN115967274A
CN115967274A CN202211492844.3A CN202211492844A CN115967274A CN 115967274 A CN115967274 A CN 115967274A CN 202211492844 A CN202211492844 A CN 202211492844A CN 115967274 A CN115967274 A CN 115967274A
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张文平
王一鸣
许颇
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Abstract

本申请公开了一种三电平DC/DC故障隔离系统，包括三电平DC/DC并联系统、多个隔离模块和供能单元；三电平DC/DC并联系统包括多组DC/DC单元，隔离模块安装对应组DC/DC单元的输入侧和/或输出侧，供能单元和三电平DC/DC并联系统的输出端连接；当任意的DC/DC单元发生短路故障时，所有的DC/DC单元进行驱动封锁；故障组的隔离模块将发生故障的DC/DC单元与三电平DC/DC并联系统断开；此过程中，供能单元对三电平DC/DC并联系统输出端连接的负载进行供能；当故障的DC/DC单元被隔离后，其余DC/DC单元解除封锁并恢复对负载的供能。在发生故障时，通过全部的DC/DC单元的驱动封锁，可以避免故障进行扩散。随后通过隔离模块将故障的DC/DC单元进行断开，可以保证后续三电平DC/DC并联系统重新启动后的运行安全性。

Description

一种三电平DC/DC故障隔离系统
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种三电平DC/DC故障隔离系统。
背景技术
电力电子变换器并联技术可以有效提升系统的可靠性，例如三电平DC/DC，广泛应用于光伏、UPS、燃料电池等领域。当一个单元发生故障时，如果系统隔离不及时，故障不仅会影响故障模块，还会导致故障扩散，使其他模块无法正常工作，从而造成输出电压无法维持，整个系统的崩溃。因此，故障隔离是系统容错的非常重要的一个环节。
发明内容
本申请的其中一个目的在于提供一种能够在三电平DC/DC并联系统发生故障时对故障点进行隔离的系统。
为达到上述的至少一个目的，本申请采用的技术方案为：一种三电平DC/DC故障隔离系统，包括三电平DC/DC并联系统、多个隔离模块和供能单元；所述三电平DC/DC并联系统包括多组DC/DC单元，所述隔离模块安装对应组DC/DC单元的输入侧和/或输出侧，所述供能单元和所述三电平DC/DC并联系统的输出端连接；当任意的所述DC/DC单元发生短路故障时，所有的所述DC/DC单元进行驱动封锁；位于故障组的所述隔离模块将发生故障的所述DC/DC单元与所述三电平DC/DC并联系统断开；此过程中，所述供能单元对所述三电平DC/DC并联系统输出端连接的负载进行供能；当故障的所述DC/DC单元被隔离后，其余所述DC/DC单元解除封锁并恢复对负载的供能。
优选的，所述隔离模块包括一个隔离单元；所述隔离单元连接于所述DC/DC单元的输入侧。
优选的，所述隔离模块包括两个隔离单元；两个所述隔离单元分别连接于所述DC/DC单元的输入侧和输出侧；或，两个所述隔离单元均连接于所述DC/DC单元的输出侧。
优选的，所述隔离单元采用保险丝、接触器、电子开关以及二极管中的任一种。
优选的，当隔离单元采用保险丝时，所述隔离模块还包括辅助熔断单元；所述辅助熔断单元适于和保险丝形成熔断电路；当所述DC/DC单元发生故障时，所述熔断电路适于加速位于故障组的保险丝进行熔断。
优选的，所述三电平DC/DC并联系统为N+n的冗余系统；其中，N表示正常运行的所述DC/DC单元的数量，n表示备用的所述DC/DC单元的数量。
优选的，当所述隔离单元采用保险丝时，N的取值为大于6。
优选的，当所述三电平DC/DC并联系统正常工作时，所述供能单元适于通过所述三电平DC/DC并联系统的输出端进行储能。
优选的，所述供能单元包括电池组或超级电容组；所述电池组或所述超级电容组适于直接和所述三电平DC/DC并联系统的输出端连接。
优选的，所述供能单元包括双向DC/DC单元以及电池组或超级电容组；所述电池组或所述超级电容组适于通过所述双向DC/DC单元与所述三电平DC/DC并联系统的输出端进行连接。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
(1)本申请通过在每个DC/DC单元上都安装隔离模块，从而在DC/DC单元发生故障时，可以通过将全部的DC/DC单元进行驱动封锁，以避免故障进行扩散。随后通过对应的隔离模块将故障的DC/DC单元与三电平DC/DC并联系统进行断开，进而可以保证后续三电平DC/DC并联系统重新启动后的运行安全性。
(2)同时，本申请通过在三电平DC/DC并联系统的输出端连接供能单元，从而在所有的DC/DC单元进行驱动封锁时，可以通过供能单元对负载继续进行供能，以保证负载的正常运行。
图1为现有的一种三电平DC/DC中IGBT单元发生故障时的电路分析示意图一。
图2为现有的一种三电平DC/DC中IGBT单元发生故障时的电路分析示意图二。
图3为现有的一种三电平DC/DC中二极管发生故障时的电路分析示意图一。
图4为现有的一种三电平DC/DC中二极管发生故障时的电路分析示意图二。
图5为本发明其中一个实施例的电路安装结构示意图一。
图6为本发明图5所示实施例进行加速熔断的电路安装结构示意图。
图7为本发明另一个实施例的电路安装结构示意图。
图8为发明图7所示实施例进行加速熔断的电路安装结构示意图。
图9为本发明再一个实施例的电路安装结构示意图。
图10为本发明中供能单元其中一个实施例的结构示意图。
图11为本发明中供能单元另一个实施例的结构示意图。
图中：DC/DC单元100、第一变换器110、第二变换器120、负载200、第一隔离单元310、供能单元320、辅助熔断单元330、第二隔离单元340。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请的其中一个优选的实施例，如图5至图11所示，一种三电平DC/DC故障隔离系统，包括三电平DC/DC并联系统、多个隔离模块和供能单元320。三电平DC/DC并联系统包括多组DC/DC单元100；隔离模块安装对应组DC/DC单元100的输入侧和/或输出侧；供能单元320和三电平DC/DC并联系统的输出端连接。当任意的DC/DC单元100发生短路故障时，所有的DC/DC单元100进行驱动封锁；位于故障组的隔离模块可以将发生故障的DC/DC单元100与三电平DC/DC并联系统断开，以实现故障组的DC/DC单元100和三电平DC/DC并联系统的隔离；此过程中，供能单元320对三电平DC/DC并联系统输出端连接的负载200进行供能。当故障的DC/DC单元100被隔离后，其余DC/DC单元100解除封锁并恢复对负载200的供能。同时重新启动后不含有故障的DC/DC单元100的三电平DC/DC并联系统还可以对供能单元320进行充电。
可以理解的是，多组DC/DC单元100之间相互并联，从而当任意的一组或多组DC/DC单元100发生短路故障时，相并联的多组DC/DC单元100之间可能会发生强制串联，进而导致其他DC/DC单元100的工作异常。其中，DC/DC单元100包括第一变换器110、IGBT单元组、二极管组以及第二变换器120。DC/DC单元100的常见短路故障包括IGBT单元短路故障和二极管短路故障。
本实施例中，如图5至图10所示，当DC/DC单元100发生短路故障时，会导致三电平DC/DC并联系统的输出电压变的异常。所以，要实现对传统三电平DC/DC并联系统的电路改造，首先就需要稳定其输出电压；即在传统三电平DC/DC并联系统的输出端连接供能单元320。在三电平DC/DC并联系统正常工作时，供能单元320可以通过三电平DC/DC并联系统进行储能；而当DC/DC单元100发生短路故障时，供能单元320可以维持三电平DC/DC并联系统的输出端对负载200的电压稳定。并且，在后续的DC/DC单元100的驱动封锁过程中，供能单元320能够继续对负载200进行供能，以保证负载200在DC/DC单元100驱动封锁的过程中继续进行正常工作。
本申请的其中一个实施例，如图10所示，供能单元320包括电池组或超级电容组；电池组或超级电容组可以直接和三电平DC/DC并联系统的输出端连接。从而在三电平DC/DC并联系统正常工作时，可以对电池组或超级电容组进行充电蓄能。当存在DC/DC单元100发生短路故障时，电池组或超级电容组可以释放自身存储的电能并供给于负载200。
当然，为了进一步的提高供能单元320在供能过程中的电压稳定性，以及三电平DC/DC并联系统对供能单元320充电的电压稳定性。本申请的另一个实施例，如图11所示，供能单元320包括双向DC/DC单元以及电池组或超级电容组；电池组或超级电容组可以通过双向DC/DC单元与三电平DC/DC并联系统的输出端进行连接。
为了方便对后续内容的理解，可以先对传统的三电平DC/DC并联系统进行故障分析。
为了简化叙述内容，如图1至图4所示，可以取两组DC/DC单元100并分别标记为#1和#2；并假设#1组的DC/DC单元100发生故障。
(1)IGBT故障分析。
IGBT单元组包括两个IGBT单元，可以将#1组的DC/DC单元100的两个IGBT单元分别标记为S1和S2。将标#2组的DC/DC单元100的两个IGBT单元分别标记为S3和S4。
如图1和图2所示，当标记为S1的IGBT单元发生短路故障时，#1组的DC/DC单元100的第一变换器110和第二变换器120被强行连接在一起，由于系统的不隔离，#2组的DC/DC单元100的第一变换器110和第二变换器120也被强行连接在一起，进而造成#2组的DC/DC单元100的工作异常。
具体的，如图1和图2所示，无论是#2组的DC/DC单元100中标记为S3的IGBT单元关闭，标记为S4的IGBT单元开通；还是标记为S3的IGBT单元开通，标记为S4的IGBT单元关闭。两组DC/DC单元100之间可以分别形成如图1和图2中加粗线所表示的回路；同时图中虚线箭头所指方向为回路的电流方向。从而故障组#1的短路电流都会被引入到正常组#2中，进而造成电感L4不断充电，电流会随着时间的累积越来越大。当电流累积到超过设定的阈值上限时，所有的IGBT单元驱动不得不进行封锁。此时两组DC/DC单元100的上母线电压逐渐降为零，下母线电压等于输入电压，整个三电平DC/DC并联系统进行关机。
(2)二极管故障分析。
二极管组包括两个二极管，可以将标记为#1的DC/DC单元100的两个二极管分别标记为D1和D2。将标记为#2的DC/DC单元100的两个二极管分别标记为D3和D4。
如图3和图4所示，当标记为D1的二极管发生短路故障时，#1组的DC/DC单元100的第一变换器110和第二变换器120被强行连接在一起，由于系统的不隔离，#2组的DC/DC单元100的第一变换器110和第二变换器120也被强行连接在一起，进而造成标记为#2的DC/DC单元100的工作异常。
具体的，如图3所示，当#2组的DC/DC单元100中标记为S3的IGBT单元开通，标记为S4的IGBT单元关闭时，两组DC/DC单元100之间可以形成如图3中加粗线所表示的短路回路。同时图中虚线箭头所指方向为短路回路的电流方向。电感L1可以直接横跨于DC/DC单元100的输入侧和输出侧之间，进而导致短路电流可以逆向流动，使得上母线电容急速的给电感L1和L3进行充电。
同理，如图4所示，当#2组的DC/DC单元100中标记为S3的IGBT单元关闭，标记为S4的IGBT单元开通时，两组DC/DC单元100之间可以形成图4中加粗线所表示的短路回路；同时图中虚线箭头所指方向为回路的电流方向。电感L1的电流通过二极管D3进行续流。因此，在二极管发生故障后需要立即隔离出去，以防止影响其他单元的正常工作。
由上述内容可知，三电平DC/DC并联系统发生的具体短路故障的情况有三种。其一，IGBT单元发生短路故障，二极管未发生故障；其二，IGBT单元未发生短路故障，二极管发生短路故障；其三，IGBT单元和二极管都发生故障。所以，本申请的三电平DC/DC故障隔离系统需要满足对上述的三种短路故障情况进行隔离。
下面可以对可以结合具体的实施例对本申请的三电平DC/DC故障隔离系统进行描述。为了简化阐述内容，只取三电平DC/DC并联系统的其中两个DC/DC单元100，并分别标记为#1和#2。
实施例一：如图5所示，隔离模块包括一个隔离单元，可以将该隔离单元定义为第一隔离单元310，第一隔离单元310可以采用保险丝。由图1至图4可知，当存在IGBT单元或二极管发生短路故障时，故障组的DC/DC单元100强行和正常组的DC/DC单元100进行连接以形成短路回路。从而可以将保险丝连接于所形成的短路回路中，进而通过短路电流将保险丝熔断来断开故障组的DC/DC单元100和正常组的DC/DC单元的连接。
本实施例中，如图5和图6所示，保险丝设置于DC/DC单元100的输入侧，保险丝的数量为两个，两个保险丝分别连接于DC/DC单元100的正负母线。
具体的，如图5所示，将#1组的DC/DC单元100输入侧的两个保险丝分别标记为F1和F2；将#2组的DC/DC单元100输入侧的两个保险丝分别标记为F3和F4。
假设#1组中标记为S1的IGBT单元发生短路故障；在故障检测成功后，所有组的DC/DC单元100所包括的所有IGBT单元进行驱动封锁。从而可以形成包括保险丝F1和保险丝F3的短路回路；此时输入侧电源的电压大于半母线电压，从而短路回路中有短路电流形成；由于负端有两个二极管回路进行分流，所以位于正端的保险丝F1先熔断，进而将故障组#1和整个三电平DC/DC并联系统进行断开。
假设#1组中二极管D1发生短路故障；在故障检测成功后，所有组的DC/DC单元100所包括的所有IGBT单元进行驱动封锁。随后，将#2组中标记为S3的IGBT单元进行开通，使得整个故障组#1和正常组#2之间产生短路回路，进而将保险丝F1进行熔断。
假设#1组标记为S1的IGBT单元以及二极管D1同时发生短路故障；在故障检测成功后，所有组的DC/DC单元100所包括的所有IGBT单元进行驱动封锁。从而可以形成包括保险丝F1和保险丝F3的短路回路；此时输入侧电源的电压大于半母线电压，从而短路回路中有短路电流形成；由于负端有两个二极管回路进行分流，所以位于正端的保险丝F1先熔断，进而将故障组#1和整个三电平DC/DC并联系统进行断开。
此过程中，供能单元320和负载200暂时进行接通并维持供能；同时供能单元320还可以短路回路进行连接以用于吸收流入母线的短路电流，进而可以对母线进行支撑。随后，所有的IGBT单元解除驱动封锁，但故障组的DC/DC单元100由于输入侧正母线的断路，使得整个故障组的DC/DC单元100与其余正常组的DC/DC单元100断开。进而重启的三电平DC/DC并联系统能够通过正常组的DC/DC单元100再次恢复对负载200的供能；同时重启的三电平DC/DC并联系统还可以对供能单元320进行充电蓄能。
可以理解的是，为了满足上述的隔离需求，三电平DC/DC并联系统的输入侧电源具有拉出短路电流的能力；同时供能单元320具有能够吸收短路电流的能力，以及二极管能够承受短路电流分流的能力。
应当知道的是，当只有二极管D1发生短路故障时，所有的IGBT单元进行驱动封锁后，#1组和#2组之间不会产生短路回路。所以，为了保证与故障二极管连接的保险丝F1能够进行熔断，需要构造出短路回路。即将正常组#2中标记为S3的IGBT单元进行开通，使得#1组和#2组之间能够形成包括故障二极管以及与之连接的保险丝的短路回路。由于二极管D4的导通方向与所需形成的短路回路的电流方向反向，故而将#2组中标记为S4的IGBT单元进行导通也无法形成所需的短路回路。
还可以理解的是，若保险丝设置于DC/DC单元100的输出侧。由图1至图4可知，保险丝的数量需要三个，且三个保险丝分别连接于正负母线以及中线。当只有IGBT单元发生短路故障时，位于中线的保险丝将被熔断；但是在IGBT单元解除封锁后，故障的DC/DC单元100还能够通过正负母线接入三电平DC/DC并联系统中。而当只有二极管发生短路故障时，位于正母线或负母线的保险丝将被熔断；但是在IGBT单元解除封锁后，故障的DC/DC单元100还能够通过中线以及未被熔断的负母线或正母线接入三电平DC/DC并联系统。只有在IGBT单元和二极管同时发生短路故障时，位于故障组的DC/DC单元100的所有保险丝才能够被熔断，进而将故障的DC/DC单元100与三电平DC/DC并联系统隔离。因此，为了满足三电平DC/DC并联系统的故障隔离要求，保险丝只能够设置于DC/DC单元100的输入侧。
本实施例中，，三电平DC/DC并联系统为N+n的冗余系统；其中，N表示正常运行的DC/DC单元100的数量，n表示备用的DC/DC单元100的数量；当隔离单元310采用保险丝时，N的取值需要大于6；同时，n的取值一般大于等于1。
可以理解的是，当故障组的DC/DC单元100被隔离断开后，重启的三电平DC/DC并联系统在输入侧电压不变的情况下会导致各组的DC/DC单元100的承载电流增加。若三电平DC/DC并联系统剩余的DC/DC单元100的组数过少，则会导致各组DC/DC单元100增加的承载电流过载，进而造成正常组的DC/DC单元100的保险丝也发生熔断，使得整个三电平DC/DC并联系统再次进行关机。所以，在第一隔离单元310采用保险丝时，需要保证三电平DC/DC并联系统包括有足够组数的DC/DC单元100，从而在部分DC/DC单元100发生故障并被隔离后，其余的DC/DC单元100所分担的承载电流不发生过载。
本实施例中，如图6所示，当第一隔离单元310采用保险丝时，隔离模块还包括辅助熔断单元330；辅助熔断单元330可以和保险丝形成熔断电路。当DC/DC单元100发生故障时，熔断电路可以加速位于故障组的保险丝进行熔断。
可以理解的是，在位于故障组的DC/DC单元100的保险丝进行熔断的过程中，短路回路中的其他元器件都在承受短路电流。所以，为了避免其他元器件发生损坏，需要尽可能快的进行保险丝的熔断。
具体的，如图6所示，辅助熔断单元330可以采用晶闸管，且晶闸管的数量为两个。为了方面进行描述，可以将位于#1组的两个晶闸管分别标记为T11和T12，将位于#2组的两个晶闸管分别标记为T21和T22。其中，晶闸管T11和晶闸管T21的输入端连接于三电平DC/DC并联系统的输入侧正母线，晶闸管T11和晶闸管T21的输出端分别连接于对应的DC/DC单元100的输出侧负母线。晶闸管T12和晶闸管T22的输入端分别连接于对应的DC/DC单元100的输出侧正母线；晶闸管T12和晶闸管T22的输出端连接于三电平DC/DC并联系统的输入侧负母线。
初始时，所有的晶闸管都处于关断状态。当#1组的DC/DC单元100发生短路故障时，所有的DC/DC单元100所包括的所有的IGBT单元进行驱动封锁；同时，位于#1组的晶闸管进行开通。以标记为S1的IGBT单元和/或二极管D1发生短路故障为例，保险丝F1和电感L1通过晶闸管T11形成熔断电路，进而通过熔断电路产生的限制电流可以快速的将保险丝F1进行熔断。通过保险丝F1的熔断，将故障组#1快速的和三电平DC/DC并联系统进行隔离；从而可以有效的缩短其他元器件承受短路电流的时间，以保证其他元器件的安全性。
实施例二：如图7所示，隔离模块包括两个隔离单元，可以将两个隔离单元分别定义为第一隔离单元310和第二隔离单元340。第一隔离单元310可以采用接触器或电子开关，第二隔离单元340可以采用保险丝。由图1至图4可知，当存在IGBT单元或二极管发生短路故障时，故障组的DC/DC单元100强行和正常组的DC/DC单元100进行连接以形成短路回路。从而可以将第一隔离单元310和第二隔离单元340连接于所形成的短路回路中，进而通过第一隔离单元310和第二隔离单元340来断开故障组的DC/DC单元100和正常组的DC/DC单元的连接。
本实施例中，如图7所示，第一隔离单元310可以设置于DC/DC单元100的输入侧，第一隔离单元310所采用的接触器或电子开关的数量为两个，且分别连接于正负母线。第二隔离单元340可以设置于DC/DC单元100的输出侧，第二隔离单元340所采用的保险丝的数量为一个，且保险丝连接于中线。
具体的，如图7所示，将#1组的DC/DC单元100输入侧的两个接触器或电子开关分别标记为S11和S12，将输出侧的保险丝标记为F1。将#2组的DC/DC单元100输入侧的两个接触器或电子开关分别标记为S21和S22，将输出侧的保险丝标记为F2。
初始时，所有接触器或电子开关都处于常闭状态。
假设#1组中标记为S1的IGBT单元发生短路故障；在故障检测成功后，所有组的DC/DC单元100所包括的所有IGBT单元进行驱动封锁。同时将与故障组连接的标记为S11的接触器或电子开关打开或者在形成短路电路的过程中将保险丝F1进行熔断。进而将故障组#1和整个三电平DC/DC并联系统进行断开。
假设#1组中二极管D1发生短路故障；在故障检测成功后，所有组的DC/DC单元100所包括的所有IGBT单元进行驱动封锁。同时将与故障组连接的标记为S11的接触器或电子开关打开；或者将#2组中标记为S3的IGBT单元进行开通，使得整个故障组#1和正常组#2之间产生短路回路，进而将保险丝F1进行熔断。最终都可以将故障组#1和整个三电平DC/DC并联系统进行断开
假设#1组标记为S1的IGBT单元以及二极管D1同时发生短路故障；在故障检测成功后，所有组的DC/DC单元100所包括的所有IGBT单元进行驱动封锁。同时将与故障组连接的标记为S11的接触器或电子开关打开或者在形成短路电路的过程中将保险丝F1进行熔断。进而将故障组#1和整个三电平DC/DC并联系统进行断开。
可以理解的是，为了避免过载，本实施例中三电平DC/DC并联系统所包括的DC/DC单元100的组数需要满足上述的冗余系统N+n的取值要求。
本实施例中，如图8所示，当第二隔离单元340采用保险丝时，隔离模块还包括辅助熔断单元330；辅助熔断单元330可以和保险丝形成熔断电路。当DC/DC单元100发生故障时，熔断电路可以加速位于故障组的保险丝进行熔断。
可以理解的是，在位于故障组的DC/DC单元100的保险丝进行熔断的过程中，短路回路中的其他元器件都在承受短路电流。所以，为了避免其他元器件发生损坏，需要尽可能快的进行保险丝的熔断。
具体的，如图8所示，辅助熔断单元330可以采用晶闸管，且晶闸管的数量为两个。为了方面进行描述，可以将位于#1组的两个晶闸管分别标记为T11和T12，将位于#2组的两个晶闸管分别标记为T21和T22。
其中，晶闸管T11和T21的输入端均连接于三电平DC/DC并联系统的输入侧正母线；晶闸管T11和T21的输出端分别连接于保险丝F1和F2靠近IGBT单元组的一端。晶闸管T12和T22的输出端均连接于三电平DC/DC并联系统的输出侧负母线；晶闸管T12和T22的输入端分别连接于保险丝F1和F2远离IGBT单元组的一端。
初始时，所有的晶闸管都处于关断状态。当#1组的DC/DC单元100发生短路故障时，所有的DC/DC单元100所包括的所有的IGBT单元进行驱动封锁；同时，位于#1组的晶闸管进行开通，保险丝F1通过晶闸管T11和T12形成熔断电路，进而通过熔断电路产生的限制电流可以快速的将保险丝F1进行熔断。通过保险丝F1的熔断，将故障组#1快速的和三电平DC/DC并联系统进行隔离；从而可以有效的缩短其他元器件承受短路电流的时间，以保证其他元器件的安全性。
实施例三：如图9所示，隔离模块包括两个隔离单元，可以将两个隔离单元分别定义为第一隔离单元310和第二隔离单元340。第一隔离单元310可以二极管，第二隔离单元340可以采用接触器或电子开关。由图1至图4可知，当存在IGBT单元或二极管发生短路故障时，故障组的DC/DC单元100强行和正常组的DC/DC单元100进行连接以形成短路回路。从而可以将第一隔离单元310和第二隔离单元340连接于所形成的短路回路中，进而通过第一隔离单元310和第二隔离单元340来断开故障组的DC/DC单元100和正常组的DC/DC单元的连接。
本实施例中，如图9所示，第一隔离单元310和第二隔离单元340均可以设置于DC/DC单元100的输出侧；第一隔离单元310所采用的二极管数量为两个且分别连接于正负母线；第二隔离单元340所采用的接触器或电子开关的数量为一个且连接于中线。
具体的，如图9所示，将#1组的DC/DC单元100输出侧的两个二极管分别标记为D11和D12，将接触器或电子开关标记为S11。将#2组的DC/DC单元100输出侧的两个二极管分别标记为D21和D22，将接触器或电子开关标记为S22。
初始时，所有接触器或电子开关都处于常闭状态。
假设#1组中标记为S1的IGBT单元发生短路故障；由图1和图2可知，可以形成经过故障组DC/DC单元100输出侧中线的短路电路。在故障检测成功后，所有组的DC/DC单元100所包括的所有IGBT单元进行驱动封锁。同时将与故障组连接的标记为S11的接触器或电子开关打开，进而可以将短路回路断开，以实现故障组#1和整个三电平DC/DC并联系统进行断开。
假设#1组中二极管D1发生短路故障，在故障检测成功后，封锁所有DC/DC单元100的IGBT单元；由图4可知，#1组和#2组之间可以在理论上形成逆向的短路回路。并且二极管D11和D21均位于上述的短路回路中。由于二极管D11的导通方向与短路回路的电流方向反向，使得短路回路无法导通。即通过二极管D11的反向截止，使得二极管D1在发生短路故障时，无法形成短路回路，进而实现故障组#1与三电平DC/DC并联系统的断开。
假设#1组标记为S1的IGBT单元以及二极管D1同时发生短路故障；在故障检测成功后，所有组的DC/DC单元100所包括的所有IGBT单元进行驱动封锁。同时将与故障组连接的标记为S11的接触器或电子开关打开；同时二极管D11的导通方向与短路回路的电流方向反向，使得短路回路无法导通。即通过二极管D11的反向截止，使得二极管D1在发生短路故障时，无法形成短路回路。进而将故障组#1和整个三电平DC/DC并联系统进行断开。
可以理解的是，满足三电平DC/DC并联系统的故障隔离的实施例有多种，包括但不限于上述的三种。
以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于，包括：
三电平DC/DC并联系统，所述三电平DC/DC并联系统包括多组DC/DC单元；
多个隔离模块，所述隔离模块安装对应组DC/DC单元的输入侧和/或输出侧；以及
供能单元，所述供能单元和所述三电平DC/DC并联系统的输出端连接；
当任意的所述DC/DC单元发生短路故障时，所有的所述DC/DC单元进行驱动封锁；位于故障组的所述隔离模块将发生故障的所述DC/DC单元与所述三电平DC/DC并联系统断开；此过程中，所述供能单元对所述三电平DC/DC并联系统输出端连接的负载进行供能；
当故障的所述DC/DC单元被隔离后，其余所述DC/DC单元解除封锁并恢复对负载的供能。
2.如权利要求1所述的三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于：所述隔离模块包括一个隔离单元；所述隔离单元连接于所述DC/DC单元的输入侧。
3.如权利要求1所述的三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于：所述隔离模块包括两个隔离单元；两个所述隔离单元分别连接于所述DC/DC单元的输入侧和输出侧；
或，两个所述隔离单元均连接于所述DC/DC单元的输出侧。
4.如权利要求2或3所述的三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于：所述隔离单元采用保险丝、接触器、电子开关以及二极管中的任一种。
5.如权利要求4所述的三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于：当隔离单元采用保险丝时，所述隔离模块还包括辅助熔断单元；所述辅助熔断单元适于和保险丝形成熔断电路；当所述DC/DC单元发生故障时，所述熔断电路适于加速位于故障组的保险丝进行熔断。
6.如权利要求4所述的三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于：所述三电平DC/DC并联系统为N+n的冗余系统；其中，N表示正常运行的所述DC/DC单元的数量，n表示备用的所述DC/DC单元的数量。
7.如权利要求6所述的三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于：当所述隔离单元采用保险丝时，N的取值为大于6。
8.如权利要求1所述的三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于：当所述三电平DC/DC并联系统正常工作时，所述供能单元适于通过所述三电平DC/DC并联系统的输出端进行储能。
9.如权利要求8所述的三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于：所述供能单元包括电池组或超级电容组；所述电池组或所述超级电容组适于直接和所述三电平DC/DC并联系统的输出端连接。
10.如权利要求8所述的三电平DC/DC故障隔离系统，其特征在于：所述供能单元包括双向DC/DC单元以及电池组或超级电容组；所述电池组或所述超级电容组适于通过所述双向DC/DC单元与所述三电平DC/DC并联系统的输出端进行连接。
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