CN209056973U - 一种三角形电路的冗余拓扑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三角形电路的冗余拓扑结构，包括：一种三角形电路的冗余拓扑结构，其特征在于，包括：第一子模块、第二子模块、第三子模块、第一冗余子模块、第二冗余子模块、第三冗余子模块、第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关、第五切换开关和第六切换开关；冗余子模块一端连接一相相线，另一端通过切换开关与相邻的两个子模块连接。本实用新型公开的一种三角形电路的冗余拓扑结构，能有效解决现有技术各个冗余子模块仅能满足其所在相的冗余需求，冗余子模块利用率较低的问题。

Description

一种三角形电路的冗余拓扑结构

技术领域

本实用新型涉及冗余拓扑结构领域，尤其涉及一种三角形电路的冗余拓扑结构。

背景技术

目前，电力电子技术已广泛应用于电力系统的发、输、配、用各个阶段，是未来电网发展升级中的重要技术。电力电子设备在使电网变得更加高效可控，使电能的应用变得更加灵活的同时，也带来了多个方面的潜在问题，设备可靠性就是其中之一。

相比于由铁磁材料和绕组构成的传统电力设备，电力电子设备耐压与通流的承受能力较弱，在某些高压大功率应用场合，需要使用多个电力电子器件串并联才能满足需求。然而在高压大功率电力电子设备中，由于每个元器件都是潜在的故障点，故大量电力电子器件的使用会造成设备可靠性的大幅下降。

当无法进一步提高电力电子器件质量以及减少电力电子器件数量时，为保证设备的安全可靠运行，通常会在额定需求的基础上增加冗余拓扑结构，使设备在部分元器件故障时，依然能正常运行。

现有技术中，三角形电路的冗余拓扑结构为：将电力电子子模块与冗余子模块进行串联，得到三条串联线路，将三条串联线路依次首尾相连，并将每个相连的点引出，作为三相电的三个相线，当其中一相的电力电子子模块发生故障时，该电力电子子模块被旁路，将对应相的冗余子模块接入，使设备得以继续运行。

本发明人在实施本实用新型的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：各个冗余子模块仅能满足其所在相的冗余需求，冗余子模块利用率较低。

发明内容

本实用新型实施例提供一种三角形电路的冗余拓扑结构，能有效解决现有技术各个冗余子模块仅能满足其所在相的冗余需求，冗余子模块利用率较低的问题。

本实用新型实施例一提供一种三角形电路的冗余拓扑结构，包括：第一子模块、第二子模块、第三子模块、第一冗余子模块、第二冗余子模块、第三冗余子模块、第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关、第五切换开关和第六切换开关；

所述第一冗余子模块的一端分别与所述第一切换开关的第一不动端、第二切换开关的第一不动端以及a相相线连接；所述第一冗余子模块另一端分别与所述第一切换开关的第二不动端、第二切换开关的第二不动端连接；

所述第二冗余子模块的一端分别与所述第三切换开关的第一不动端、第四切换开关的第一不动端以及b相相线连接；所述第二冗余子模块另一端分别与所述第三切换开关的第二不动端、第四切换开关的第二不动端连接；

所述第三冗余子模块的一端分别与所述第五切换开关的第一不动端、第六切换开关的第一不动端以及c相相线连接；所述第三冗余子模块另一端分别与所述第五切换开关的第二不动端、第六切换开关的第二不动端连接；

所述第一子模块的一端与所述第一切换开关的动端连接，另一端与所述第六切换开关的动端连接；

所述第二子模块的一端与所述第二切换开关的动端连接，另一端与所述第三切换开关的动端连接；

所述第三子模块的一端与所述第四切换开关的动端连接，另一端与所述第五切换开关的动端连接。

作为上述方案的改进，所述各切换开关为单刀双掷开关。

作为上述方案的改进，所述各子模块为半桥结构；所述第一子模块、第二子模块和第三子模块分别包括半桥旁路开关，所述半桥旁路开关并联在下部开关管的两端。

作为上述方案的改进，所述第一子模块、第二子模块和第三子模块为全桥结构，所述第一子模块、第二子模块和第三子模块分别包括全桥旁路开关，所述全桥旁路开关的两端分别与两个下部开关管的集电极相连。

作为上述方案的改进，正常工作时，所述各切换开关的动端与第一不动端相连。

本实用新型实施例提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构，与现有技术相比，具有如下有益效果：

通过设置冗余子模块和各个切换开关，使子模块发生故障时，能够将冗余子模块连入系统内，保证系统的正常运行；当多条线路发生单点故障或同一条线路发生多点故障时，能够通过切换开关选择冗余子模块接入线路的状态，使得冗余子模块能够接入相邻相中的任意一相，令冗余子模块不再局限于某一相，从而实现了不同相冗余子模块的共用，提高了冗余子模块的利用率，且能够更加充分地利用冗余子模块，从而提高设备的经济性与可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构的示意图。

图2是本实用新型实施例一提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构的子模块的半桥结构示意图。

图3是本实用新型实施例一提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构的子模块的全桥结构示意图。

图4是一个具体应用场景中本实用新型实施例一提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型实施例一提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构的示意图，包括：第一子模块、第二子模块、第三子模块、第一冗余子模块、第二冗余子模块、第三冗余子模块、第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关、第五切换开关和第六切换开关；

第一冗余子模块的一端分别与第一切换开关的第一不动端S1、第二切换开关的第一不动端S3以及a相相线连接；第一冗余子模块另一端分别与第一切换开关的第二不动端S2、第二切换开关的第二不动端S4连接；

第二冗余子模块的一端分别与第三切换开关的第一不动端S5、第四切换开关的第一不动端S7以及b相相线连接；第二冗余子模块另一端分别与第三切换开关的第二不动端S6、第四切换开关的第二不动端S8连接；

第三冗余子模块的一端分别与第五切换开关的第一不动端S9、第六切换开关的第一不动端S11以及c相相线连接；第三冗余子模块另一端分别与第五切换开关的第二不动端S10、第六切换开关的第二不动端S12连接；

第一子模块的一端与第一切换开关的动端连接，另一端与第六切换开关的动端连接；

第二子模块的一端与第二切换开关的动端连接，另一端与第三切换开关的动端连接；

第三子模块的一端与第四切换开关的动端连接，另一端与第五切换开关的动端连接。

进一步的，各切换开关为单刀双掷开关。

进一步的，各子模块为半桥结构；第一子模块、第二子模块和第三子模块分别包括半桥旁路开关，参见图2，是本实用新型实施例一提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构的子模块的半桥结构示意图，半桥旁路开关并联在下部开关管的两端。

进一步的，第一子模块、第二子模块和第三子模块为全桥结构，第一子模块、第二子模块和第三子模块分别包括全桥旁路开关，参见图3，是本实用新型实施例一提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构的子模块的全桥结构示意图。全桥旁路开关的两端分别与两个下部开关管的集电极相连。

进一步的，正常工作时，各切换开关的动端与第一不动端相连。

在一个具体的应用场景中，本实用新型实施例一提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构如图4所示，子模块A、B和C串联后一端与第一切换开关的动端相连，另一端与第六切换开关的动端相连；子模块D、E和F串联后一端与第二切换开关的动端连接，另一端与第三切换开关的动端相连；子模块G、H和I串联后一端与第四切换开关的动端连接，另一端与第五切换开关的动端相连。

当各个子模块正常工作时，各切换开关的S1’、S3’、S5’、S7’、S9’和S11’端处于闭合状态；当子模块A发生故障时，子模块A对应的旁路开关闭合，使子模块A被旁路，将第一切换开关的S1’端断开，S2’端闭合，使第一冗余子模块接入电路，以保证系统的正常运行。

若子模块A和子模块F同时发生故障，子模块A和子模块F对应的旁路开关闭合，使子模块A和子模块F均被旁路，将第一切换开关的S1’端断开，S2’端闭合，第三切换开关的S5’端断开，S6’端闭合，使第一冗余子模块和第二冗余子模块接入电路，以保证在多条线路的子模块同时发生故障时，系统能够正常运行。

若子模块A和子模块B同时发生故障，子模块A和子模块B对应的旁路开关闭合，使子模块A和子模块B均被旁路，将第一切换开关的S1’端断开，S2’端闭合，第六切换开关的S11’端断开，S12’端闭合，使第一冗余子模块和第三冗余子模块接入电路，以保证在同一线路的多个子模块发生故障时，系统依然能够正常运行。

本实用新型实施例提供的一种三角形电路的冗余拓扑结构，与现有技术相比，具有如下有益效果

通过设置冗余子模块和各个切换开关，使子模块发生故障时，能够将冗余子模块连入系统内，保证系统的正常运行；当多条线路发生单点故障或同一条线路发生多点故障时，能够通过切换开关选择冗余子模块接入线路的状态，使得冗余子模块能够接入相邻相中的任意一相，令冗余子模块不再局限于某一相，从而实现了不同相冗余子模块的共用，提高了冗余子模块的利用率，且能够更加充分地利用冗余子模块，从而提高设备的经济性与可靠性。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本实用新型提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种三角形电路的冗余拓扑结构，其特征在于，包括：第一子模块、第二子模块、第三子模块、第一冗余子模块、第二冗余子模块、第三冗余子模块、第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关、第五切换开关和第六切换开关；

所述第一冗余子模块的一端分别与所述第一切换开关的第一不动端、第二切换开关的第一不动端以及a相相线连接；所述第一冗余子模块另一端分别与所述第一切换开关的第二不动端、第二切换开关的第二不动端连接；

所述第二冗余子模块的一端分别与所述第三切换开关的第一不动端、第四切换开关的第一不动端以及b相相线连接；所述第二冗余子模块另一端分别与所述第三切换开关的第二不动端、第四切换开关的第二不动端连接；

所述第三冗余子模块的一端分别与所述第五切换开关的第一不动端、第六切换开关的第一不动端以及c相相线连接；所述第三冗余子模块另一端分别与所述第五切换开关的第二不动端、第六切换开关的第二不动端连接；

所述第一子模块的一端与所述第一切换开关的动端连接，另一端与所述第六切换开关的动端连接；

所述第二子模块的一端与所述第二切换开关的动端连接，另一端与所述第三切换开关的动端连接；

所述第三子模块的一端与所述第四切换开关的动端连接，另一端与所述第五切换开关的动端连接。

2.如权利要求1所述的一种三角形电路的冗余拓扑结构，其特征在于，所述各切换开关为单刀双掷开关。

3.如权利要求1所述的一种三角形电路的冗余拓扑结构，其特征在于，所述各子模块为半桥结构；所述第一子模块、第二子模块和第三子模块分别包括半桥旁路开关，所述半桥旁路开关并联在下部开关管的两端。

4.如权利要求1所述的一种三角形电路的冗余拓扑结构，其特征在于，所述第一子模块、第二子模块和第三子模块为全桥结构，所述第一子模块、第二子模块和第三子模块分别包括全桥旁路开关，所述全桥旁路开关的两端分别与两个下部开关管的集电极相连。

5.如权利要求1所述的一种三角形电路的冗余拓扑结构，其特征在于，正常工作时，所述各切换开关的动端与第一不动端相连。