DE112021000163T5

DE112021000163T5 - Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare dc-energieverbrauchsvorrichtung

Info

Publication number: DE112021000163T5
Application number: DE112021000163.9T
Authority: DE
Inventors: Yeyuan Xie; Yu Wang; Haiying Li; Dongming CAO; Hongyang Yao; Hanjie Li
Original assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd
Current assignee: NR Electric Co Ltd; NR Engineering Co Ltd
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2021-02-20
Publication date: 2022-07-21
Also published as: WO2021212987A1; CN111509686A; CN111509686B

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung. Die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung besteht aus mehreren Untermodulen, die in Reihe geschaltet sind. Das Steuerverfahren umfasst: Akkumlieren der Anzahl fehlerhafter Untermodule; Bestimmen der Redundanzmodusebene gemäß der Anzahl der fehlerhaften Untermodule und Einleiten des entsprechenden Redundanzmodus; wobei mindestens einer der Redundanzmodi das Verlassen des aktuellen Redundanzmodus und das automatische Einleiten eines Redundanzmodus einer höheren Ebene, wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule einen oberen Grenzwert des aktuellen Redundanzmodus erreicht, umfasst.

Description

GEBIET DER ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung betrifft das Gebiet der Leistungselektroniktechnologie, insbesondere ein Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Weltweit gibt es klare Anforderungen an die Niederspannungsdurchgangsfähigkeit bei der Einbindung neuer Energie ins Stromnetz. Für neue Energiesysteme, die mit einer flexiblen Hochspannungs-Gleichstromübertragungstechnologie ins Stromnetz eingebunden sind, wie z. B. eine generatorseitige Trägheitsstromversorgung ähnlich der Windkraft, kann die Wirkleistung nicht oder nur teilweise an das Wechselstromnetz ausgegeben werden, wenn ein Fehler am stromempfangenden Ende zu einem Spannungsabfall des Wechselstromnetzes führt, da der abgangsseitige Übertragungswandler eine Leistungssteuerung ist. Überschüssige Wirkleistung kann dazu führen, dass die Spannung der Gleichstromübertragungsleitung ansteigt. Dieser Spannungsanstieg gefährdet die Sicherheit von Geräten wie flexiblen Gleichstromwandlern. Es ist normalerweise notwendig, eine DC-Energieverbrauchsvorrichtung an der Gleichstromleitung vorzusehen, um überschüssige Energie zu verbrauchen und die Gleichstromleitungsspannung zu begrenzen.
Im Stand der Technik sind DC-Energieverbrauchsvorrichtungen typischerweise modular aufgebaut. Sobald das Modul ausfällt, wird im Stand der Technik das fehlerhafte Modul umgangen, um die Zuverlässigkeit der Energieverbrauchsvorrichtung sicherzustellen. Wenn die Anzahl der Modul-Bypässe einen bestimmten Wert überschreitet, stoppt die Energieverbrauchsvorrichtung den Betrieb und verliert seine Energieverbrauchsfähigkeit für seine eigene Sicherheit. Zu diesem Zeitpunkt wird an dem Stromwandler die Gleichspannung, die sich plötzlich erhöht, angelegt sein, was dazu führt, dass der Stromwandler den Betrieb dringend stoppt und deaktiviert wird, was einen Einfluss auf das Stromnetz hat. Eine zu hohe Gleichspannung kann auch zu Schäden an den Untermodulen des Stromwandlers führen, was schwerwiegende Folgen hat. Die Zuverlässigkeit des Stromwandlers und die Zuverlässigkeit der DC-Energieverbrauchsvorrichtung sind schwer zu berücksichtigen. Daher ist es notwendig, die Zuverlässigkeit des Stromwandlers und die Zuverlässigkeit der DC-Energieverbrauchsvorrichtung abzustimmen und eine davon zu priorisieren, um die Zuverlässigkeit des gesamten Systems als oberstes Ziel zu verbessern.
OFFENBARUNG DER ANMELDUNG
Die Aufgabe der Anmeldung liegt daran, ein Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung bereitzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung stellt ein Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung bereit. Die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung besteht aus mehreren Untermodulen, die in Reihe geschaltet sind. Das Steuerverfahren umfasst: Akkumlieren der Anzahl fehlerhafter Untermodule; Bestimmen der Redundanzmodusebene gemäß der Anzahl der fehlerhaften Untermodule und Einleiten des entsprechenden Redundanzmodus; wobei mindestens einer der Redundanzmodi das Verlassen des aktuellen Redundanzmodus und das automatische Einleiten eines Redundanzmodus einer höheren Ebene, wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule einen oberen Grenzwert des aktuellen Redundanzmodus erreicht, umfasst.
Ferner ist vorgesehen, dass die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung aus in Reihen geschalteten Untermodulen in einer Anzahl von M bestehen kann, wobei M eine ganze Zahl größer als oder gleich 2 ist; wobei die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ferner einen energieverbrauchenden Widerstand umfasst, der in Reihe mit den M Untermodulen geschaltet ist oder/und in den einzelnen Untermodulen verteilt ist, wobei das Untermodul einen Kondensator, eine Leistungshalbleitervorrichtung und einen Bypass-Schalter umfasst, wobei das Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung das Zu- und Abschalten des energieverbrauchenden Widerstands in der Schaltung steuert; wobei nach Schließen des Bypass-Schalters das Untermodul kurz geschlossen wird; wobei die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ferner ein Hauptsteuersystem und ein Untermodulsteuersystem umfasst, wobei das Untermodul das Untermodulsteuersystem umfasst, wobei das Hauptsteuersystem nach unten mit dem Untermodulsteuersystem kommuniziert und nach oben mit einem externen Steuersystem kommuniziert; wobei sie ferner ein Hauptsteuersystem und ein Untermodulsteuersystem umfasst, wobei das Hauptsteuersystem nach unten den Standby-Zustand mit dem Untermodul steuert und der energieverbrauchende Widerstand nicht zugeschaltet wird; wobei in dem energieverbrauchenden Zustand die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung die Gleichstromleitungsspannung durch Steuern des Ein- und Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung in dem Untermodul regelt; dadurch gekennzeichnet, dass der Redundanzmodus Folgendes umfasst: 1) Redundanzmodus der ersten Ebene: Nach Auftreten eines Untermodulfehlers an dem Untermodul wird der Bypass-Schalter geschlossen, wobei der Untermodulfehler einen Untermodulkommunikationsfehler und einen Untermodul-Nicht-Kommunikationsfehler umfasst; 2) Redundanzmodus der zweiten Ebene: Nach Auftreten des Untermodulkommunikationsfehlers an dem Untermodul steuert das Untermodulsteuersystem das Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem Spannungswert des Kondensators des Untermoduls; Nach Auftreten des Untermodul-Nicht-Kommunikationsfehlers an dem Untermodul wird der Bypass-Schalter geschlossen; 3) Redundanzmodus der dritten Ebene: In dem energieverbrauchenden Zustand wird das Steuerziel der Gleichstromleitungsspannung geändert, und die Gleichstromleitungs-Spannungsstabilisierungsfähigkeit der modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung wird aktiv reduziert; 4) Redundanzmodus der vierten Ebene: In dem energieverbrauchenden Zustand steuert die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung nicht mehr die Gleichstromleitungsspannung und der energieverbrauchende Widerstand wird zugeschaltet; wobei das Steuerverfahren mindestens zwei der vier Redundanzmodi umfasst.
Das obige Steuerverfahren wird verwendet, um die Zuverlässigkeit des Systems und die Zuverlässigkeit der energieverbrauchenden Vorrichtung durch Einstellen verschiedener redundanter Modi und durch Schaltsteuerung zu berücksichtigen.
Die Anmeldung stellt die Redundanzmodi der DC-Energieverbrauchsvorrichtung in verschiedenen Ebenen ein. Das Umschalten des Redundanzmodus wird gemäß der Anzahl der fehlerhaften Untermodule durchgeführt. Mit der Eskalation der Redundanzmodi verschlechtert sich die Leistung der entsprechenden Vorrichtung weiter, und auf dieser Grundlage werden verschiedene Verarbeitungsverfahren durchgeführt, und der Zustand der Vorrichtung wird in Echtzeit an die Steuerung des Stromwandlers zurückgegeben. Das Ebenen-basierte Verarbeitungsverfahren ermöglicht es, dass die Redundanz des Untermoduls der Energieverbrauchsvorrichtung unter Berücksichtigung der Zuverlässigkeit der Vorrichtung und der Zuverlässigkeit des Systems voll ausgenutzt wird.
Die Anmeldung klassifiziert und verarbeitet den Untermodulfehler der DC-Energieverbrauchsvorrichtung und verwendet das Untermodulsteuersystem, um die Gleichspannung bei einem Kommunikationsfehler autonom zu steuern, wodurch die Energiedissipationsfähigkeit der Vorrichtung voll ausgenutzt wird.
Figurenliste
Darin zeigen

1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Steuerverfahrens für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel,
2 ein schematisches Diagramm des Anwendungsszenarios des in 1 gezeigten Verfahrens,
3 ein schematisches Diagramm der Topologie der modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung bei dem Verfahren gemäß 1,
4A-4D ein schematisches Diagramm des Prinzips eines Untermoduls der modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung nach 3,
5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Steuerverfahrens für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel,
6 ein schematisches Diagramm des näheren Schrittablaufs von S120 in dem in 5 gezeigten Verfahren,
7 ein Ablaufdiagramm des Redundanzmodus der ersten Ebene in dem in 5 gezeigten Verfahren,
8 ein Ablaufdiagramm des Redundanzmodus der zweiten Ebene in dem in 5 gezeigten Verfahren,
9 ein Ablaufdiagramm des Redundanzmodus der dritten Ebene in dem in 5 gezeigten Verfahren,
10 ein Ablaufdiagramm des Redundanzmodus der vierten Ebene in dem in 5 gezeigten Verfahren.

KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden die konkreten Ausführungsformen des Fehlerredundanzsteuerverfahrens für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung der Anmeldung anhand bestimmter konkreter Ausführungsbeispiele erläutert. Anhand des Inhalts, der durch die vorliegende Beschreibung offenbart wird, können Fachleute auf diesem Gebiet die Vorteile und die Auswirkungen der Anmeldung erfahren. Die vorliegende Anmeldung kann durch andere spezifische Ausführungsformen ausgeführt oder angewendet werden, und für die Einzelheiten in dieser Beschreibung sind auch verschiedene Modifikationen und Änderungen möglich, ohne von der Anmeldung abzuweichen, basierend auf verschiedenen Gesichtspunkten und Anwendungen. Darüber hinaus sind die Zeichnungen der Anmeldung nur einfache schematische Darstellungen und werden nicht gemäß der Darstellung der tatsächlichen Größe gezeichnet. Die folgenden Ausführungsformen werden den relevanten technischen Inhalt der Anmeldung weiter erläutern, aber der offenbarte Inhalt wird nicht verwendet, um den Schutzbereich der Anmeldung zu begrenzen.
Die Aufgabe der Anmeldung liegt daran, ein Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung bereitzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung stellt ein Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung bereit. Die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung besteht aus mehreren Untermodulen, die in Reihe geschaltet sind. Das Steuerverfahren umfasst: Akkumlieren der Anzahl fehlerhafter Untermodule; Bestimmen der Redundanzmodusebene gemäß der Anzahl der fehlerhaften Untermodule und Einleiten des entsprechenden Redundanzmodus; wobei mindestens einer der Redundanzmodi das Verlassen des aktuellen Redundanzmodus und das automatische Einleiten eines Redundanzmodus einer höheren Ebene, wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule einen oberen Grenzwert des aktuellen Redundanzmodus erreicht, umfasst.
Ferner ist vorgesehen, dass die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung aus in Reihen geschalteten Untermodulen in einer Anzahl von M bestehen kann, wobei M eine ganze Zahl größer als oder gleich 2 ist; wobei die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ferner einen energieverbrauchenden Widerstand umfasst, der in Reihe mit den M Untermodulen geschaltet ist oder/und in den einzelnen Untermodulen verteilt ist, wobei das Untermodul einen Kondensator, eine Leistungshalbleitervorrichtung und einen Bypass-Schalter umfasst, wobei das Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung das Zu- und Abschalten des energieverbrauchenden Widerstands in der Schaltung steuert; wobei nach Schließen des Bypass-Schalters das Untermodul kurz geschlossen wird; wobei die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ferner ein Hauptsteuersystem und ein Untermodulsteuersystem umfasst, wobei das Untermodul das Untermodulsteuersystem umfasst, wobei das Hauptsteuersystem nach unten mit dem Untermodulsteuersystem kommuniziert und nach oben mit einem externen Steuersystem kommuniziert; wobei sie ferner ein Hauptsteuersystem und ein Untermodulsteuersystem umfasst, wobei das Hauptsteuersystem nach unten den Standby-Zustand mit dem Untermodul steuert und der energieverbrauchende Widerstand nicht zugeschaltet wird; wobei in dem energieverbrauchenden Zustand die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung die Gleichstromleitungsspannung durch Steuern des Ein- und Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung in dem Untermodul regelt; dadurch gekennzeichnet, dass der Redundanzmodus Folgendes umfasst: 1) Redundanzmodus der ersten Ebene: Nach Auftreten eines Untermodulfehlers an dem Untermodul wird der Bypass-Schalter geschlossen, wobei der Untermodulfehler einen Untermodulkommunikationsfehler und einen Untermodul-Nicht-Kommunikationsfehler umfasst; 2) Redundanzmodus der zweiten Ebene: Nach Auftreten des Untermodulkommunikationsfehlers an dem Untermodul steuert das Untermodulsteuersystem das Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem Spannungswert des Kondensators des Untermoduls; Nach Auftreten des Untermodul-Nicht-Kommunikationsfehlers an dem Untermodul wird der Bypass-Schalter geschlossen; 3) Redundanzmodus der dritten Ebene: In dem energieverbrauchenden Zustand wird das Steuerziel der Gleichstromleitungsspannung geändert, und die Gleichstromleitungs-Spannungsstabilisierungsfähigkeit der modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung wird aktiv reduziert; 4) Redundanzmodus der vierten Ebene: In dem energieverbrauchenden Zustand steuert die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung nicht mehr die Gleichstromleitungsspannung und der energieverbrauchende Widerstand wird zugeschaltet; wobei das Steuerverfahren mindestens zwei der vier Redundanzmodi umfasst.
Das obige Steuerverfahren wird verwendet, um die Zuverlässigkeit des Systems und die Zuverlässigkeit der energieverbrauchenden Vorrichtung durch Einstellen verschiedener redundanter Modi und durch Schaltsteuerung zu berücksichtigen.
Die Anmeldung stellt die Redundanzmodi der DC-Energieverbrauchsvorrichtung in verschiedenen Ebenen ein. Das Umschalten des Redundanzmodus wird gemäß der Anzahl der fehlerhaften Untermodule durchgeführt. Mit der Eskalation der Redundanzmodi verschlechtert sich die Leistung der entsprechenden Vorrichtung weiter, und auf dieser Grundlage werden verschiedene Verarbeitungsverfahren durchgeführt, und der Zustand der Vorrichtung wird in Echtzeit an die Steuerung des Stromwandlers zurückgegeben. Das Ebenen-basierte Verarbeitungsverfahren ermöglicht es, dass die Redundanz des Untermoduls der Energieverbrauchsvorrichtung unter Berücksichtigung der Zuverlässigkeit der Vorrichtung und der Zuverlässigkeit des Systems voll ausgenutzt wird.
Nachfolgend werden die technischen Lösungen der Ausführungsbeispiele der Anmeldung anhand der beiliegenden Zeichnungen in den Ausführungsbeispielen der Anmeldung vollständig und klar erläutert, wobei es sich versteht, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele einen Teil der Ausführungsbeispiele anstatt sämtlicher Ausführungsbeispiele darstellen. Alle anderen Ausführungsbeispiele, die von Fachleuten auf diesem Gebiet anhand der Ausführungsbeispiele der Anmeldung ohne erfinderische Tätigkeiten erhalten werden, gehören ebenfalls zu dem Schutzumfang der Anmeldung.
Die Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“, „vierte“ usw., die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, dienen zur Unterscheidung verschiedener Gegenstände, anstatt zur Beschreibung einer bestimmten Reihenfolge zu dienen. In der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung weisen die Begriffe „umfassen“ und „enthalten“ auf das Vorhandensein der beschriebenen Merkmale, Gesamteinheiten, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Baugruppe hin, ohne jedoch das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines bzw. einer oder mehrerer anderer Merkmale, Gesamteinheiten, Schritte, Vorgänge, Elemente, Baugruppen und/oder deren Kombination auszuschließen.
Es versteht sich ferner, dass die in der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung verwendeten Begriffe lediglich zur Beschreibung der Aufgabe der konkreten Ausführungsbeispiele dienen, ohne auf eine Einschränkung der Anmeldung abzuzielen. Sofern im Kontext nicht explizit anders angegeben, zielen die Begriffe „ein“, „eine“ sowie „diese“, „dieses“ und „dieser“, die auf eine Singularform hindeuten, in der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung auch auf die Einbeziehung der Pluralform ab. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass der in der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung verwendete Begriff „und/oder“ auf jegliche und alle möglichen Kombinationen eines oder mehrerer der aufgeführten Elemente hinweist und solche Kombinationen umfasst.
1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Steuerverfahrens für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. 2 zeigt ein schematisches Diagramm des Anwendungsszenarios des in 1 gezeigten Verfahrens. 3 zeigt ein schematisches Diagramm der Topologie der modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung bei dem Verfahren gemäß 1. 4A-4D zeigen jeweils ein schematisches Diagramm des Prinzips eines Untermoduls der modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung nach 3.
Das in 1 gezeigte Verfahren kann auf die in 2 gezeigte modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung 20 angewendet werden. Wie in 2 gezeigt, besteht die Vorrichtung aus M in Reihe geschalteten Untermodulen 4, und M ist eine ganze Zahl größer als oder gleich 2; Die Vorrichtung umfasst ferner einen Widerstand 5, der in Reihe mit den M Untermodulen geschaltet ist oder/und in die einzelnen Untermodule verteilt ist.
Der Widerstand dient zum Verbrauchen von Energie und kann zentral angeordnet, in Reihe mit den M Untermodulen geschaltet werden, oder der energieverbrauchende Widerstand kann in den einzelnen Untermodulen verteilt werden, oder die obigen zwei Verfahren können gleichzeitig verwendet werden, d.h., ein Teil des Widerstands ist zentral angeordnet und andere Widerstände sind in den einzelnen Untermodulen verteilt.
Das Untermodul umfasst einen Kondensator, eine Leistungshalbleitervorrichtung und einen Bypass-Schalter, wobei das Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung das Zu- und Abschalten des energieverbrauchenden Widerstands in der Schaltung steuert. Nach Schließen des Bypass-Schalters wird das Untermodul kurz geschlossen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele von vier typischen Untermodulen aufgeführt, wie in 4A-4D gezeigt:

(1) Untermodulstruktur 1: Wie in 4A gezeigt, umfasst das Untermodul eine erste Leistungshalbleitervorrichtung und eine Spannungsklemmeinheit, wobei der Kollektor der ersten Leistungshalbleitervorrichtung ein positives Ende des Untermoduls und der Emitter ein negatives Ende des Untermoduls ist; Die Spannungsklemmeinheit besteht aus einem Kondensator und einem zweiten Leistungs- und Ausgleichswiderstand, die in Reihe geschaltet sind, wobei die Spannungsklemmeinheit parallel zu der ersten Leistungshalbleitervorrichtung geschaltet ist; Es umfasst auch eine dritte Leistungshalbleitervorrichtung, die parallel zu beiden Enden des zweiten Leistungs- und Ausgleichswiderstands in Reihe geschaltet ist; Ein Bypass-Schalter ist ebenfalls enthalten, der parallel zu beiden Enden der ersten Leistungshalbleitervorrichtung angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die erste Leistungshalbleitervorrichtung eine vollständig gesteuerte Leistungshalbleitervorrichtung, die IGBT/IGCT sein kann, die zweite Leistungshalbleitervorrichtung kann ein IGBT/IGCT/Thyristor sein und die dritte Leistungshalbleitervorrichtung ist eine Diode.
Wenn ein solches Untermodul verwendet wird, ist der energieverbrauchende Widerstand vorzugsweise zentral außerhalb des Untermoduls angeordnet und in Reihe mit dem Untermodul angeordnet. Die Hauptrolle des Ausgleichswiderstands in dem Untermodul besteht darin, als Entladungswiderstand des Kondensators zu dienen und die Kondensatorspannung des Untermoduls anzupassen.
(2) Untermodulstruktur 2: Wie in 4B gezeigt, umfasst das Untermodul einen Kondensator, eine Leistungshalbleitervorrichtung, einen Widerstand, einen ersten Bypass-Schalter und einen zweiten Bypass-Schalter, wobei die positive Elektrode des Kondensators die positive Elektrode des Untermoduls ist, die negative Elektrode des Kondensators die negative Elektrode des Untermoduls ist, die Leistungshalbleitervorrichtung in Reihe mit dem Widerstand und dann parallel zu dem Kondensator geschaltet ist. Der erste Bypass-Schalter ist parallel zu dem Kondensator geschaltet und der zweite Bypass-Schalter ist parallel zu der Leistungshalbleitervorrichtung geschaltet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirkt der Widerstand hauptsächlich als Energieverbraucher und ist in den einzelnen Untermodulen verteilt. Auf diese Weise wird, wenn ein Bypass-Befehl ausgeführt wird, zuerst der zweite Bypass-Schalter geschlossen, und der Kondensator wird durch den energieverbrauchenden Widerstand entladen, und dann wird der erste Bypass-Schalter geschlossen. Vorzugsweise ist die Leistungshalbleitervorrichtung eine vollständig gesteuerte Leistungshalbleitervorrichtung, die IGBT/IGCT sein kann.
(3) Untermodulstruktur 3: Wie in 4C gezeigt, umfasst das Untermodul einen Kondensator, eine erste Leistungshalbleitervorrichtung, eine zweite Leistungshalbleitervorrichtung, eine dritte Leistungshalbleitervorrichtung, einen Widerstand und einen Bypass-Schalter; Die Kathode der zweiten Leistungshalbleitervorrichtung wird als die positive Elektrode des Untermoduls verwendet, und die Anode wird als die negative Elektrode des Untermoduls verwendet; Nachdem die erste Leistungshalbleitervorrichtung in Reihe mit dem Widerstand geschaltet ist, ist sie parallel zu dem Kondensator geschaltet, und die negative Elektrode des Kondensators ist mit der Anode der zweiten Leistungshalbleitervorrichtung verbunden, und die positive Elektrode des Kondensators ist über die dritte Leistungshalbleitervorrichtung mit der Kathode der zweiten Leistungshalbleitervorrichtung verbunden; Der Bypass-Schalter ist parallel zu dem zweiten Leistungshalbleitervorrichtung geschaltet.
Vorzugsweise ist die erste Leistungshalbleitervorrichtung eine vollständig gesteuerte Leistungshalbleitervorrichtung, die IGBT/IGCT sein kann, und die zweiten und dritten Leistungshalbleitervorrichtungen sind Dioden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wirkt der Widerstand hauptsächlich als Energieverbraucher und ist in den einzelnen Untermodulen verteilt.
(4) Untermodulstruktur 4: Wie in 4D gezeigt, ist die zweite Leistungshalbleitervorrichtung, ähnlich der in der Untermodulstruktur 3 beschriebenen Struktur, eine vollständig gesteuerte Leistungshalbleitervorrichtung, vorzugsweise IGBT/IGCT, bei dem der energieverbrauchende Widerstand vorzugsweise zentral außerhalb des Untermoduls angeordnet ist und in Reihe mit dem Untermodul angeordnet ist. Die Hauptrolle des Widerstands in dem Untermodul besteht darin, als Entladungswiderstand des Kondensators zu dienen und die Kondensatorspannung des Untermoduls durch Ein- und Ausschalten der ersten Leistungshalbleitervorrichtung anzupassen.
Somit ist es ersichtlich: In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird unabhängig von der Anordnung des Widerstands durch die Leistungshalbleitervorrichtung, die in einzelnen Untermodulen verteilt ist, das Zu- und Abschalten des energieverbrauchenden Widerstands in der Schaltung gesteuert, um das Ziel der Steuerung der Energieverbrauchsgeschwindigkeit zu erreichen.
Die Struktur 1 und die Struktur 4 umfassen jeweils zwei Sätze von vollständig gesteuerten Leistungshalbleitervorrichtungen, von denen ein Satz von Leistungshalbleitervorrichtungen durch sein Ein- und Ausschalten das Zu- und Abschalten des zentralisierten Widerstands steuert, während das Ein- und Ausschalten des anderen Satzes von Leistungshalbleitervorrichtungen das Zu- und Abschalten der Kondensatorspannung des Untermoduls steuert. Die Struktur 2 und die Struktur 3 umfassen nur einen Satz von vollständig gesteuerten Leistungshalbleitervorrichtungen, die den Zweck des Energieverbrauchs erreichen, indem das Zu- und Abschalten des energieverbrauchenden Widerstands in dem Untermodul gesteuert wird, während die Kondensatorspannung des Untermoduls stabilisiert wird.
Die Ausführungsform der obigen vier Untermodule ist ein typisches Anwendungsverfahren, und für andere Untermodule, die das obige Energieverbrauchsprinzip anwenden, ist das Steuerverfahren der vorliegenden Anmeldung anwendbar.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Vorrichtung ferner ein Hauptsteuersystem 1 und ein Untermodulsteuersystem, wobei das Hauptsteuersystem nach unten mit dem Untermodulsteuersystem 2 kommuniziert und nach oben mit einem externen Steuersystem 3 kommuniziert; In diesem Ausführungsbeispiel ist das externe Steuersystem ein Steuersystem des Stromwandlers.
Die Vorrichtung ist parallel zwischen Gleichstromleitungen geschaltet und hat einen Standby-Zustand und einen energieverbrauchenden Zustand; Im Standby-Zustand wird der energieverbrauchende Widerstand nicht zugeschaltet; In dem energieverbrauchenden Zustand regelt die Vorrichtung die Gleichspannung der Leitung durch Steuern des Zu- und Abschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung in dem Untermodul.
Wie in 1 gezeigt, ist das Gerätesteuerverfahren gemäß dem Untermodulfehlerzustand in die folgenden vier Redundanzmodi unterteilt:

1) Redundanzmodus der ersten Ebene: Nach Auftreten eines Fehlers an dem Untermodul wird der Bypass-Schalter geschlossen.
2) Redundanzmodus der zweiten Ebene: Nach Auftreten eines Fehlers an dem Untermodul steuert das Untermodulsteuersystem das Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß dem Kondensatorspannungswert des Untermoduls; Der Bypass-Schalter wird nach Auftreten eines Nicht-Kommunikationsfehlers an dem Untermodul geschlossen.
3) Redundanzmodus der dritten Ebene: Im energieverbrauchenden Zustand wird das Steuerziel der Leitungsgleichspannung geändert und aktiv die Leitungsgleichspannungs-Stabilisierungsfähigkeit der Vorrichtung verringert.
4) Redundanzmodus der vierten Ebene: In dem energieverbrauchenden Zustand steuert die Vorrichtung nicht mehr die Gleichstromleitungsspannung und der energieverbrauchende Widerstand ist stets zugeschaltet.

Die Vorrichtungssteuerverfahren umfasst mindestens zwei der vier Redundanzmodi; Wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule in jedem Redundanzmodus einen voreingestellten Wert erreicht, wird der vorliegende Modus verlassen und automatisch der nächste Redundanzmodus eingeleitet.
Das Ausführungsbeispiel in 1 ist ein Fall, in dem alle vier Redundanzmodi enthalten sind.
Beim Verlassen aller Redundanzmodi stoppt die Vorrichtung den Betrieb und unterbricht die Verbindung mit der Gleichstromleitung.
Dabei werden die vier Redundanzmodi vorzugsweise in aufsteigender Reihenfolge hinsichtlich der Ebenen umgeschaltet.
Zum Beispiel umfasst es vier Redundanzmodi und die Umschaltung erfolgt von der ersten, der zweiten, der dritten Ebene auf die vierte Ebene; Alternativ dazu umfasst es drei Redundanzmodi und die Umschaltung erfolgt von der ersten, der zweiten Ebene auf die vierte Ebene.
Dabei gibt die Vorrichtung ein Alarmsignal an das externe Steuersystem aus, wenn die Redundanzmodusebene die dritte Ebene erreicht; wobei die Vorrichtung ein ernsthaftes Alarmsignal an das externe Steuersystem sendet, wenn der Redundanzmodus die vierte Ebene erreicht.
Wie in 1 gezeigt, wird zuerst der einzuleitende Redundanzmodus, bevor das Gerät die Fehlerredundanzsteuerung einleitet, entsprechend der Anzahl der fehlerhaften Untermodule im Anfangszustand ausgewählt, vorzugsweise ausgehend von dem Redundanzmodus der ersten Ebene, aber andere Fälle sind auch denkbar, wie z. B. wenn die Vorrichtung die Initialisierung startet und mehrere fehlerhafte Untermodule gleichzeitig auftreten, und dann könnte der vorherige Redundanzmodus übersprungen.
Dabei ist das Redundanzmodussteuerverfahren der ersten Ebene wie folgt:

Schritt 1: Einstellen der erlaubten Anzahl der fehlerhaften Untermodule in diesem Modus auf X.
Schritt 2: Wenn die Leitungsspannung normal ist, befindet sich die Vorrichtung im Standby-Zustand; Wenn eine DC-Überspannung der Leitung auftritt, tritt die Vorrichtung in einen energieverbrauchenden Zustand ein; Das Hauptsteuerungssystem überwacht den Zustand der Untermodule. Dabei kann die normale Leitungsspannung eine Gleichstromleitungsspannung sein, die kleiner als oder gleich der erste Spannungsschwellenwert ist, und die Gleichstromüberspannung kann eine Gleichspannung sein, die größer als der erste Spannungsschwellenwert ist. Dies gilt auch für die folgende Beschreibung.
Schritt 3: Ausgeben eines Bypass-Befehls durch das Hauptsteuersystem oder das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Untermodulfehlers während des Schritts 2.
Schritt 4: kumulatives Eintragen der Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule durch das Hauptsteuersystem.
Schritt 5: Wiederholen der Schritte 2 bis 4; Verlassen des aktuellen Modus und Einleiten des nächsten Redundanzmodus, wenn die Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule größer als oder gleich X ist.

Das Redundanzmodussteuerverfahren der zweiten Ebene ist wie folgt:

Schritt 1: Einstellen der erlaubten Anzahl der umgangenenUntermodule in diesem Modus, bei dennen ein Nicht-Kommunikationsfehler auftritt, auf Y1, und der erlaubten Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler auf Y2.
Schritt 2: Wenn die Leitungsspannung normal ist, befindet sich die Vorrichtung im Standby-Zustand; Wenn eine DC-Überspannung der Leitung auftritt, tritt die Vorrichtung in einen energieverbrauchenden Zustand ein; Das Hauptsteuerungssystem überwacht den Zustand der Untermodule.
Schritt 3: Ausgeben eines Bypass-Befehls durch das Hauptsteuersystem oder das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Nicht-Kommunikationsfehlers des Untermoduls während des Schritts 2.
Schritt 4: Steuern des Ein- und Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung im Offline-Modus zum Stabilisieren der Kondensatorspannung innerhalb eines bestimmten Bereichs durch das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Kommunikationsfehlers des Untermoduls während des Schritts 2.
Schritt 5: kumulatives Eintragen der Anzahl der umgangenenUntermodule und der Untermodule mit Kommunikationsfehler durch das Hauptsteuersystem.
Schritt 6: Wiederholen der Schritte 2 bis 5; Verlassen des aktuellen Modus und Einleiten des nächsten Redundanzmodus, wenn die Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule größer als oder gleich Y1 oder die Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler größer als oder gleich Y2 ist.

Das Redundanzmodussteuerverfahren der dritten Ebene ist wie folgt:

Schritt 1: Einstellen der erlaubten Anzahl der umgangenen Untermodule in diesem Modus, bei dennen ein Nicht-Kommunikationsfehler auftritt, auf Z1, und der Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler auf Z2.
Schritt 2: Das Hauptsteuersystem überwacht den Zustand des Untermoduls; Wenn sich die Energieverbrauchsvorrichtung in dem energieverbrauchenden Zustand befindet, wird das Steuerziel der Gleichspannung der Leitung angepasst, und die Leitungsgleichspannungs-Stabilisierungsfähigkeit der Vorrichtung wird aktiv reduziert; Wenn sie sich im Standby-Zustand befindet, wird der ursprüngliche Zustand beibehalten.
Schritt 3: Ausgeben eines Bypass-Befehls durch das Hauptsteuersystem oder das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Nicht-Kommunikationsfehlers des Untermoduls während des Schritts 2.
Schritt 4: Steuern des Ein- und Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung im Offline-Modus zum Stabilisieren der Kondensatorspannung innerhalb eines bestimmten Bereichs durch das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Kommunikationsfehlers des Untermoduls während des Schritts 2.
Schritt 5: kumulatives Eintragen der Anzahl der umgangenen Untermodule und der Untermodule mit Kommunikationsfehler durch das Hauptsteuersystem.
Schritt 6: Wiederholen der Schritte 2 bis 5; Verlassen des aktuellen Modus und Einleiten des nächsten Redundanzmodus, wenn die Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule größer als oder gleich Z1 oder die Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler größer als oder gleich Z2 ist.

Das Redundanzmodussteuerverfahren der vierten Ebene ist wie folgt:

Schritt 1: Einstellen der erlaubten Anzahl der fehlerhaften Untermodule in diesem Modus auf W.
Schritt 2: Das Hauptsteuersystem überwacht den Zustand des Untermoduls; Wenn sich die Energieverbrauchsvorrichtung in dem energieverbrauchenden Zustand befindet, wird der energieverbrauchende Widerstand vollständig zugeschaltet; Wenn sie sich im Standby-Zustand befindet, wird der ursprüngliche Zustand beibehalten.
Schritt 3: Ausgeben eines Bypass-Befehls durch das Hauptsteuersystem oder das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Untermodulfehlers während des Schritts 2;
Schritt 4: kumulatives Eintragen der Anzahl der umgangenenUntermodule durch das Hauptsteuersy stem;
Schritt 5: Wiederholen der Schritte 2 bis 4; Verlassen des aktuellen Modus, wenn die Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule größer als oder gleich W ist.

Bei dem Fehlerredundanzsteuerverfahren der vierten Ebene erhöht das Hauptsteuersystem bei einem Uplink-Kommunikationsfehler des Untermodulsteuersystems an das Hauptsteuersystem gemeinsam die Anzahl der umgangenen Untermodule und die Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler. Dieser Fall wird, da das Hauptsteuersystem den Zustand des Untermodulsteuersystems nicht erhalten kann, als der schwerwiegendste Fehlerfall behandelt, d.h., sowohl der Bypass- als auch der Kommunikationsfehler werden berücksichtigt.
Bei dem Fehlerredundanzsteuerverfahren der vierten Ebene wird im Standby-Zustand eine autonome Spannungsausgleichsstrategie durchgeführt, bei der das Untermodulsteuersystem die Kondensatorspannung des Untermoduls durch Steuern des Ein- und Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung eines bestimmten Bereichs regelt.
Dabei ist der Bypass-Schalter ein mechanischer Hochgeschwindigkeitsschalter oder eine Leistungshalbleitervorrichtung oder eine Kombination der beiden; wobei der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter beim Annehmen eines Befehls des Untermodulsteuersystems betätigt und geschlossen wird; wobei die Leistungshalbleitervorrichtung durchschlagen und kurzgeschlossen wird, an der eine Überspannung angelegt ist, so dass das Untermodul umgangen wird.
Dabei ist vorgesehen, dass das Hauptsteuersystem mit dem Untermodulsteuersystem in einem Eins-zu-Eins-Kommunikationsmodus oder einem Eins-zu-Viele-Master-Slave-Kommunikationsmodus oder einem Hand-in-Hand-Ringnetzwerk-Kommunikationsmodus kommuniziert.
Dabei ist das externe Steuersystem ein Steuersystem eines Stromwandlers, der in der Lage ist, die Gleichspannung oder die Übertragungsleistung der Gleichstromleitung zu steuern, in der sich die Vorrichtung befindet.
Bei dem Fehlerredundanzsteuerverfahren der vierten Ebene nimmt eine Leistungshalbleitervorrichtung eines fehlerfreien Untermoduls eine Anweisung des Hauptsteuersystems an und führt einen Ein- oder Ausschaltbefehl aus; wobei die Leistungshalbleitervorrichtung des Untermoduls mit Kommunikationsfehler eine Anweisung des Untermodulsteuersystems annimmt und einen Ein- oder Ausschaltbefehl ausführt.
Bei dem Fehlerredundanzsteuerverfahren der vierten Ebene umfasst die Methode zum Schließen des Bypass-Schalters Folgendes:

Schließen durch Hauptsteuerung: Ein Bypass-Befehl wird vom Hauptsteuersystem ausgegeben, um das Schließen des Schaltmechanismus auszulösen;
Schließen durch Untermodul: Bei einem Kommunikationsfehler gibt das UntermodulSteuersystem einen Bypass-Befehl aus, um das Schließen des Schaltmechanismus auszulösen;
Passives Schließen: Automatisches Auslösen des Schließens des Schaltmechanismus durch eine Hardwareschaltung;
Schließen durch Durchbruch: Das Schließen erfolgt durch Durchbruch und Kurzschluss der Leistungshalbleitervorrichtung; Dies entspricht der in 4D gezeigten Bypass-Anordnung.

Dabei umfasst das spezifische Verfahren zum Ändern des Steuerziels der Gleichspannung der Leitung in Schritt 2 des Redundanzmodus der dritten Ebene Folgendes:

Erhöhen der Hysteresesteuerungsschleifenbreite: Wenn die Vorrichtung ein Hysteresesteuerungsverfahren verwendet, um die Gleichspannung der Leitung zu steuern, das heißt, die Gleichstromleitungsspannung wird auf zwischen einer Hochspannungsgrenze und einer Niederspannungsgrenze gesteuert, wird dann die Differenz zwischen der Hochspannungsgrenze und der Niederspannungsgrenze erhöht;
Erhöhen des Steuerzielwerts: Wenn die Vorrichtung ein Verfahren zum Anpassen der Gleichstromleitungsspannung mit einer geschlossenen Schleife verwendet, wird der Steuerzielwert der Gleichstromleitungsspannung erhöht.

Dabei ist in Schritt 6 des Redundanzmodus der zweiten Ebene vorgesehen, dass ebenfalls der aktuelle Modus verlassen und der nächste Modus eingeleitet wird, wenn die Summe der Anzahl der umgangenen Untermodule und der Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler größer als oder gleich eine voreingestellte Summengrenze YN ist, wobei YN ≤ Y1 + Y2.
Dabei ist in Schritt 6 des Redundanzmodus der dritten Ebene vorgesehen, dass ebenfalls der aktuelle Modus verlassen und der nächste Modus eingeleitet wird, wenn der Anzahl der umgangenen Untermodule und der Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler größer als oder gleich eine voreingestellte Summengrenze ZN ist, wobei ZN ≤ Z1 + Z2.
5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Steuerverfahrens für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel.
Wie in 5 gezeigt, kann das Verfahren 2000 zum Steuern der modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung angewendet werden. Die Topologie, das Anwendungsszenario und das Untermodul der Energieverbrauchsvorrichtung sind der 2 bis 4 zu entnehmen und werden hier nicht näher erläutert. Das Verfahren 2000 kann S210 und S220 umfassen.
In S210 kann das Bestimmen der Anzahl Nb der fehlerhaften Untermodule in der Energieverbrauchsvorrichtung enthalten sein. Optional kann der Fehler Kommunikationsfehler und Nicht-Kommunikationsfehler umfassen. Die Anzahl der fehlerhaften Untermodule Nb kann mindestens eines der Datenelemente Anzahl Nbc der Untermodule mit Kommunikationsfehler, Anzahl Nbb der Untermodule mit Nicht-Kommunikationsfehler und Anzahl Nbs der fehlerhaften, umgangenen Untermodule umfassen, und die Anzahl Nb der fehlerhaften Untermodule Nb kann auch die Summe von mindestens zwei der obigen drei Datenelemente umfassen. Dabei ist die Anzahl der Fehlerkurzschluss-Untermodule Nbs die Anzahl der Fehleruntermodule, die einer Bypass-Verarbeitung unterzogen wurden.
In S220 kann die Redundanzmodusebene Lm gemäß der Anzahl Nb der fehlerhaften Untermodule bestimmt und der entsprechende Redundanzmodus eingeleitet werden. In dem Verfahren 2000 können mindestens zwei Redundanzmodusebenen und mindestens zwei Redundanzmodi der entsprechenden Ebenen enthalten sein. Dabei kann das Redundanzmodul jeder der Ebenen unterschiedlichen Eintrittsschwellenwerten und Ausstiegsschwellenwerten entsprechen. Optional kann der Ausstiegsschwellenwert einen oberen Grenzschwellenwert enthalten und der Eintrittsschwellenwert kann einen unteren Grenzschwellenwert enthalten. Optional kann der untere Grenzschwellenwert des Redundanzmodus jeder der Ebenen dem oberen Grenzschwellenwert des Redundanzmodus der nächstniedrigeren Ebene gleichen. Optional kann die Redundanzmodusebene Lm basierend auf der Anzahl der fehlerhaften Untermodule und dem obigen Schwellenwert in S220 bestimmt werden und der Redundanzmodus, der der Redundanzmodusebene Lm entspricht, eingeleitet werden.
6 zeigt ein schematisches Diagramm des näheren Schrittablaufs von S120 in dem in 5 gezeigten Verfahren.
Wie in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel nach 6 gezeigt, kann das Verfahren 2000 vier Redundanzmodusebenen und entsprechende vier Redundanzmodi umfassen, nämlich den Redundanzmodus der ersten Ebene ML1, den Redundanzmodus der zweiten Ebene ML2, den Redundanzmodus der dritten Ebene ML3 und den Redundanzmodus der vierten Ebene ML4. Optional kann die Redundanzmodusebene, die in der Methode 2000 enthalten ist, in einer anderen Anzahl bereitgestellt werden. Optional können die oberen Grenzschwellenwerte, die den Redundanzmodi der obigen vier Ebenen entsprechen, jeweils der erste Schwellenwert X, der zweite Schwellenwert Y, der dritte Schwellenwert Z und der vierte Schwellenwert W sein.
Wie in 6 gezeigt, kann der S220 Folgendes umfassen: S221. S222, S223 und S224 sowie S230, S240, S250, S260 und S270.
In S221 kann das Feststellen, ob die Anzahl Nb der fehlerhaften Untermodule geringer als der erste Schwellenwert X ist, enthalten sein. Wenn das Ergebnis der Feststellung positiv ist, wird S230 eingeleitet; Wenn das Ergebnis negativ ist, wird S222 eingeleitet.
In S222 kann das Feststellen, ob die Anzahl Nb der fehlerhaften Untermodule geringer als der zweite Schwellenwert Y ist, enthalten sein. Wenn das Ergebnis der Feststellung positiv ist, wird S240 eingeleitet; Wenn das Ergebnis negativ ist, wird S223 eingeleitet. Optional kann die Anzahl der fehlerhaften Untermodule mindestens eines der Datenelemente Anzahl Nbc der Untermodule mit Kommunikationsfehler und Anzahl Nbs der fehlerhaften, umgangenen Untermodule umfassen. Optional kann der Feststellungsteil in S222 ersetzt werden durch: Feststellen, ob die Anzahl Nbc der Untermodule mit Kommunikationsfehler < Schwellenwert Y2 und die Anzahl Nbs der fehlerhaften, umgangenen Untermodule < Schwellenwert Y1 ist.
In S223 kann das Feststellen, ob die Anzahl Nb der fehlerhaften Untermodule geringer als der dritte Schwellenwert Z ist, enthalten sein. Wenn das Ergebnis der Feststellung positiv ist, wird S250 eingeleitet; Wenn das Ergebnis negativ ist, wird S224 eingeleitet. Optional kann die Anzahl der fehlerhaften Untermodule mindestens eines der Datenelemente Anzahl Nbc der Untermodule mit Kommunikationsfehler und Anzahl Nbs der fehlerhaften, umgangenen Untermodule umfassen. Optional kann der Feststellungsteil in S223 ersetzt werden durch: Feststellen, ob die Anzahl Nbc der Untermodule mit Kommunikationsfehler < Schwellenwert Z2 und die Anzahl Nbs der fehlerhaften, umgangenen Untermodule < Schwellenwert Z1 ist.
In S224 kann das Feststellen, ob die Anzahl Nb der fehlerhaften Untermodule geringer als der vierte Schwellenwert W ist, enthalten sein. Wenn das Ergebnis der Feststellung positiv ist, wird S260 eingeleitet; Wenn das Ergebnis negativ ist, wird S270 eingeleitet und der Betrieb gestoppt.
In S230 bis S260 können jeweils der Redundanzmodus der ersten Ebene ML1 bis der Redundanzmodus der vierten Ebene ML4 eingeleitet und dabei die den jeweiligen Redundanzmodi entsprechenden Betriebsprozesse ausgeführt werden. In irgendeinem der Schritte S230 bis S260 kann festgestellt werden, ob die Ausstiegsbedingung des aktuellen Redundanzmodus erfüllt wird. Beim Erfüllen der Ausstiegsbedingung des aktuellen Redundanzmodus kann dann der aktuelle Redundanzmodus verlassen werden. Nach Verlassen des aktuellen Redundanzmodus kann direkt der nächste Redundanzmodus eingeleitet werden. Es ist auch möglich, S210 erneut einzuleiten, die Redundanzmodusebene Lm durch die Anzahl der fehlerhaften Untermodule erneut zu bestimmen und den Redundanzmodus einzuleiten, der der Redundanzmodusebene Lm entspricht.
Optional kann der aktuelle Redundanzmodus gemäß der Anzahl der fehlerhaften Untermodule mit dem oberen Grenzwert des aktuellen Redundanzmodus verglichen werden und das Vergleichsergebnis wird als die Ausstiegsbedingung des aktuellen Redundanzmodus verwendet. S270 kann eingeleitet werden, wenn die Ausstiegsbedingung des Redundanzmodus der höchsten Ebene erfüllt ist. Optional können die Vorgänge, die spezifisch in dem Redundanzmodus der ersten Ebene ML1 bis dem Redundanzmodus der ersten Ebene ML4 enthalten sind, dem beispielhaften Ausführungsbeispiel gemäß 7 bis 10 entnommen werden. Eine detaillierte beispielhafte Beschreibung wird nachfolgend für den Redundanzmodus der ersten Ebene ML1 bis den Redundanzmodus der vierten Ebene ML4 angegeben.
In S270 kann die Energieverbrauchsvorrichtung den Betrieb stoppen und die Gleichstromleitung unterbrechen.
Schritt S120 in dem in 1 gezeigten Verfahren ist nicht auf den in 6 gezeigten Prozess beschränkt.
Wie in 3 gezeigt, kann optional die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung, die durch das Verfahren 2000 angewendet wird, eine Vielzahl von Untermodulen umfassen, die in Reihe geschaltet sind. Jedes der Untermodule kann verwendet werden, um das Zuschalten des energieverbrauchenden Widerstands und den zugeschalteten Anteil zu steuern. Der energieverbrauchende Widerstand kann in einer Vielzahl bereitgestellt sein. Jeder energieverbrauchende Widerstand kann unabhängig von dem Untermodul vorgesehen und durch das entsprechende Untermodul gesteuert werden; Der energieverbrauchende Widerstand kann auch innerhalb des Untermoduls angeordnet und durch das jeweilige Untermodul gesteuert werden.
Wenn die Gleichspannungsleitungsspannung den ersten Spannungsschwellwert überschreitet, kann die Energieverbrauchseinrichtung in den energieverbrauchenden Zustand eintreten. Im energieverbrauchenden Zustand können mehrere Untermodule innerhalb der Energieverbrauchsvorrichtung zusammenwirken. Jedes Untermodul kann den zugeschalteten Anteil des entsprechenden energieverbrauchenden Widerstands steuern. Dadurch kann überschüssige elektrische Energie in der Gleichstromleitung steuerbar verbraucht werden, und die Gleichstromleitungsspannung kann auf diese Weise innerhalb eines voreingestellten Bereichs eingestellt werden. Optional können Untermodule, die in der Energieverbrauchsvorrichtung vorgesehen sind, eine gewisse Redundanz aufweisen. Das heißt, im Allgemeinen kann die Energieverbrauchsvorrichtung die Gleichstromleitungsspannung innerhalb des obigen voreingestellten Bereichs durch den normalen Betrieb einiger Untermodule in der Vielzahl von Untermodulen halten.
Optional kann das Untermodul einen Bypass-Schalter und eine Leistungshalbleitervorrichtung umfassen. Das Zuschalten oder Abschalten des energieverbrauchenden Widerstands kann durch Einschalten/Ausschalten des Leistungshalbleiters gesteuert werden, und der zugeschaltete Anteil des energieverbrauchenden Widerstands kann durch Zusammenwirken der Einschaltdauer und der Ausschaltdauer des Leistungshalbleiters gesteuert werden. Wenn der Bypass-Schalter geschlossen ist, wird das Untermodul umgangen und hat keinen Einfluss mehr auf die Gleichstromleitung.
Das Untermodul kann ferner ein Untermodulsteuersystem zum Steuern von mindestens einem der Bauteile Bypass-Schalter und Leistungshalbleitervorrichtung umfassen. Optional kann die Energieverbrauchsvorrichtung ein Hauptsteuersystem umfassen, das mit dem Untermodulsteuersystem kommuniziert. Das Hauptsteuersystem kann indirekt den Untermodulzustand durch Kommunikation mit dem Untermodulsteuersystem erfassen und mindestens eines der Bauteile Bypass-Schalter und Leistungshalbleitervorrichtung des Untermoduls kann indirekt durch das Untermodulsteuersystem gesteuert werden.
Optional kann das Untermodul ferner eine Hardwareschaltung enthalten. Die Hardwareschaltung kann mindestens eines der Bauteile Leistungshalbleiterschalter und Bypass-Schalter über eine Hardwarelogik steuern.
Optional kann das Untermodul auch eine Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung umfassen. Die Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung kann die Spannung an beiden Enden der Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung als Grundlage für die Feststellung verwenden, ob das Untermodul ausfällt. Die Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung kann auch einen Überspannungsdurchbruch verursachen und das Untermodul umgehen, in dem sie sich befindet, wenn die Spannung an beiden Enden den zweiten voreingestellten Spannungsschwellenwert überschreitet.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm des Redundanzmodus der ersten Ebene in dem in 5 gezeigten Verfahren.
Der Modus der ersten Ebene ML1 kann eingeleitet werden, wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule in der Energieverbrauchsvorrichtung klein ist. Die „kleine Anzahl fehlerhafter Untermodule“ kann bedeuten, dass die Anzahl der fehlerhaften Untermodule in der Energieverbrauchsvorrichtung viel kleiner als die redundante Konfiguration der Energieverbrauchsvorrichtung ist. Die Energieverbrauchsvorrichtung kann das normale Untermodul verwenden, um die Gleichstromleitungsspannung innerhalb eines voreingestellten Bereichs durch Verbrauchen von Energie einzustellen.
Wie in 7 gezeigt, kann der Redundanzmodus der ersten Ebene Folgendes umfassen: S231, S232, S233, S234, S236, S237, S238 und S239.
In S231 kann der Untermodulzustand von mindestens einem Untermodul innerhalb der Vorrichtung überwacht werden. Dabei kann der Untermodulzustand einen normalen Zustand und einen Fehlerzustand umfassen. Der Fehlerzustand kann Nicht-Kommunikationsfehler und Kommunikationsfehler umfassen. Kommunikationsfehler können Uplink-Kommunikationsfehler und Downlink-Kommunikationsfehler umfassen. Optional kann das Hauptsteuersystem den Untermodulzustand nicht erhalten, wenn ein Uplink-Kommunikationsfehler auftritt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Feststellen nach dem schlimmsten Fall erfolgen. Das heißt, es kann festgestellt werden, dass das Untermodul sowohl einen Nicht-Kommunikationsfehler als auch einen Kommunikationsfehler aufweist.
Optional kann der Zustand des Untermoduls durch Kommunikation durch das Hauptsteuersystem in S231 überwacht werden. Der Untermodulzustand kann auch spontan von dem Untermodulsteuersystem innerhalb des Untermoduls überwacht werden. Die Hardwarelogik kann auch von der Hardwareschaltung verwendet werden, um den Kommunikationszustand des Untermoduls zu überwachen. Der Zustand des Untermoduls kann auch durch Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung überwacht werden, indem die Spannung an beiden Enden der Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung überwacht wird.
In S232 kann mindestens ein Untermodul mit Fehler in der Energieverbrauchsvorrichtung gemäß den Überwachungsergebnissen in S231 bestimmt werden und mindestens ein Untermodul mit Fehler kann umgangen werden. Dieser Fehler kann einer aller UntermodulFehler sein, einschließlich eines Nicht-Kommunikationsfehlers und eines Kommunikationsfehlers.
Optional kann ein Bypass-Befehl von dem Hauptsteuersystem an das Untermodulsteuersystem des Untermoduls gesendet werden. Nach dem Empfang des Bypass-Befehls steuert das Untermodulsteuersystem den Bypass-Schalter, um diesen zu schließen, so dass der Zweck zum Umgehen des Untermoduls realisiert werden kann. Optional kann der Bypass-Schalter auch spontan durch das Untermodulsteuersystem gesteuert werden, um den Bypass-Schalter zu schließen, wenn der Kommunikationsfehler auftritt, wodurch der Zweck zum Umgehen des Untermoduls erreicht wird. Optional kann der Schaltmechanismus auch automatisch durch die Hardwareschaltung ausgelöst werden, um zu bewirken, dass der Bypass-Schalter geschlossen wird, wodurch der Zweck zum Umgehen des Untermoduls erreicht wird. Es ist auch möglich, den Zweck zum Umgehen des Untermoduls aufgrund eines Überspannungsdurchbruchs durch die Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung zu erreichen.
In S233 kann die Anzahl fehlerhafter Untermodule addiert werden. Optional kann die Anzahl der fehlerhaften Untermodule mindestens eines der Datenelemente Anzahl der Untermodule mit Nicht-Kommunikationsfehler, Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler und Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule umfassen, und die Anzahl der fehlerhaften Untermodule kann auch die Summe von mindestens zwei der obigen drei Datenelemente umfassen.
In S234 kann der Arbeitszustand der Energieverbrauchsvorrichtung basierend auf der Gleichstromleitungsspannung bestimmt werden. Optional kann der Arbeitszustand der Energieverbrauchsvorrichtung einen Standby-Zustand und einen energieverbrauchenden Zustand umfassen. Optional kann die Energieverbrauchsvorrichtung in den Standby-Zustand eintreten, wenn die Gleichstromleitungsspannung kleiner als oder gleich der erste Spannungsschwellenwert ist; Wenn die Gleichleitungsspannung größer als der erste Spannungsschwellenwert ist, kann die Energieverbrauchsvorrichtung in den energieverbrauchenden Zustand eintreten. In S234 kann es auch enthalten sein: Wenn sich die Energieverbrauchsvorrichtung im Standby-Zustand befindet, kann S237 eingeleitet werden; Wenn sich die Energieverbrauchsvorrichtung im energieverbrauchenden Zustand befindet, kann S236 eingeleitet werden.
In S236 kann eine gewöhnliche Energieverbrauchsbehandlung durchgeführt werden. Bei der gewöhnlichen Energieverbrauchsbehandlung kann der energieverbrauchende Widerstand durch Steuern des Einschaltens/Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung zugeschaltet werden. Der zugeschaltete Anteil des energieverbrauchenden Widerstands kann gesteuert werden, indem das Einschalten/Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung gesteuert wird. Dadurch kann überschüssige elektrische Energie in der Gleichstromleitung steuerbar verbraucht werden, und die Gleichstromleitungsspannung kann eingestellt werden. Der zugeschaltete Anteil des energieverbrauchenden Widerstands kann eingestellt werden, indem die Einschaltdauer und die Ausschaltdauer der Leistungshalbleitervorrichtung in jedem Zyklus gesteuert werden. Auf diese Weise werden die Energieverbrauchskapazität des energieverbrauchenden Widerstands und die Spannungsregelfähigkeit des Untermoduls eingestellt.
In S237 kann eine autonome Spannungsausgleichsstrategie durchgeführt werden, und die Spannung an beiden Enden jedes Untermoduls kann eingestellt werden, indem das Ein-/Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung jedes Untermoduls separat gesteuert wird. Die Gleichstromleitungsspannung wird relativ ausgeglichen von den einzelnen Untermodulen jeweils aufgenommen. Die erwartete Spannung an beiden Enden jedes Untermoduls kann vom Hauptsteuersystem zugewiesen werden. Und das Untermodulsteuersystem jedes Untermoduls kann die Spannung an beiden Enden des Untermoduls auf die erwartete Spannung einstellen, indem das Ein-/Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung gesteuert wird. In S237 kann durch Steuern des Ein-/Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung bewirkt werden, dass der zugeschaltete Anteil des energieverbrauchenden Widerstands vernachlässigbar gering ist.
Dabei können S234 bis S237 vor S231 bis S233 oder nach S231 bis S233 erfolgen. S234 bis S237 können auch parallel zu oder abwechselnd mit S231 bis S233 ausgeführt werden.
In S238 kann festgestellt werden, ob die Ausstiegsbedingung des Redundanzmodus der ersten Ebene erfüllt ist. Wenn das Feststellungsergebnis negativ ist, wird S231 eingeleitet. Wenn das Feststellungsergebnis positiv ist, kann S239 eingeleitet und der aktuelle Redundanzmodus beendet werden. Optional kann die Ausstiegsbedingung für den Redundanzmodus der ersten Ebene Folgendes sein: Die Anzahl Nb der fehlerhaften Untermodule ≥ der erste Schwellenwert X.
In dem Redundanzmodus der ersten Ebene ML1 nach 7 kann jedes fehlerhafte Untermodul umgangen werden. Somit kann sichergestellt werden, dass die Energieverbrauchsvorrichtung im energieverbrauchenden Zustand die Gleichstromleitungsspannung mit normalen Untermodulen durch Verbrauchen von Energie regeln kann. Die Gleichstromleitung kann in einem optimalen Zustand gehalten werden, und der Stromwandler, der mit der Energieverbrauchsvorrichtung verbunden ist, kann in einem optimalen und zuverlässigen Zustand arbeiten. Optional ist das Obige ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Redundanzmodus der ersten Ebene, und der Redundanzmodus der ersten Ebene ist nicht darauf beschränkt.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm des Redundanzmodus der zweiten Ebene in dem in 5 gezeigten Verfahren.
Optional kann der Redundanzmodus der zweiten Ebene ML2 eingeleitet werden, wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule in der Energieverbrauchsvorrichtung groß ist. Optional kann die „große Anzahl fehlerhafter Untermodule“ bedeuten, dass die Energieverbrauchsvorrichtung unter alleiniger Verwendung normaler Untermodule die Gleichstromleitungsspannung schwer innerhalb eines voreingestellten Bereichs durch Verbrauchen von Energie einstellen kann.
Wie in 8 gezeigt, kann der Redundanzmodus der zweiten Ebene Folgendes umfassen: S241, S242, S243, S244, S246, S247, S248 und S249. Dabei können S241, S243 bis S246 und S249 den Schritten S231, S233 bis S237 und S239 in 7 ähnlich sein und werden hier nicht näher beschrieben.
In S242 kann gemäß dem Überwachungsergebnis in S241 in der Energieverbrauchsvorrichtung bestimmt werden, dass der Untermodulzustand mindestens ein Untermodul mit Nicht-Kommunikationsfehler enthält. Und das mindestens eine Untermodul kann umgangen werden. Die Bypass-Methode in S242 kann der Bypass-Methode in S232 ähnlich sein und wird hier nicht näher erläutert.
In S247 kann für normale Untermodule eine autonome Spannungsausgleichsstrategie durchgeführt werden, die S237 zu entnehmen ist. Für Untermodule, die nur Kommunikationsfehler aufweisen, kann das Untermodulsteuersystem die Spannung an beiden Enden des Untermoduls offline gemäß dem voreingestellten Spannungssteuerungsziel einstellen.
In S248 kann die Ausstiegsbedingung für den Redundanzmodus der zweiten Ebene ML2 auch wie folgt sein: Die Anzahl Nbs der fehlerhaften, umgangenen Untermodule ≥ Schwellenwert Y1 oder die Anzahl Nbc der Untermodule mit Kommunikationsfehler ≥ Schwellenwert Y2. Die Ausstiegsbedingung für den Redundanzmodus der zweiten Ebene ML2 kann auch wie folgt sein: die Anzahl Nbs der fehlerhaften, umgangenen Untermodule + die Anzahl Nbc der Untermodule mit Kommunikationsfehler ≥ Schwellenwert YN. Optional kann YN kleiner als oder gleich die Summe von Y1 und Y2 sein.
In dem in 8 gezeigten Redundanzmodus der zweiten Ebene ML2 kann ein nicht tödlicher Fehler (Kommunikationsfehler) verwendet werden, um am normalen Betrieb der Energieverbrauchsvorrichtung teilzunehmen. Wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule relativ groß ist, kann ein relativ normaler Betrieb der Energieverbrauchsvorrichtung aufrechterhalten werden. Optional zeigt 8 nur ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Redundanzmodus der zweiten Ebene ML2 und der Redundanzmodus der zweiten Ebene ML2 ist nicht darauf beschränkt.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm des Redundanzmodus der dritten Ebene in dem in 5 gezeigten Verfahren.
Optional kann der Redundanzmodus der dritten Ebene ML3 eingeleitet werden, wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule in der Energieverbrauchsvorrichtung sehr groß ist. Die „sehr große Anzahl fehlerhafter Untermodule“ kann bedeuten, dass die Anzahl der fehlerhaften Untermodule die redundante Konfiguration der Energieverbrauchsvorrichtung weitgehend überschreitet. Die Energieverbrauchsvorrichtung kann die Gleichstromleitungsspannung schwer innerhalb eines voreingestellten Bereichs durch Verbrauchen von Energie einstellen.
Wie in 9 gezeigt, kann S250 Folgendes umfassen: S251. S252, S253, S254, S256, S257, S258 und S259. Dabei können S251 bis S254, S257 und S259 jeweils S241 bis S244, S247, S249 in 8 ähneln und werden hier nicht näher erläutert.
In S256 kann eine Energieverbrauchsbehandlung herabgestuft durchgeführt werden. Das Gleichstromleitungsspannungsregelziel kann in diesem Schritt oder beim Einleiten des Redundanzmodus der dritten Ebene ML3 aktiv reduziert werden. Und in diesem Schritt kann die Gleichstromleitungsspannung durch Verbrauchen von Energie gemäß dem reduzierten Gleichstromleitungsspannungsregelziel eingestellt werden. Die Gleichleitungsspannung befindet sich somit in einem relativ akzeptablen Zustand.
Ferner kann das Reduzieren des Gleichstromleitungsspannungsregelziels umfassen: Reduzieren der Einstellamplitude der Gleichstromleitungsspannung und Reduzieren des Einstellziels der Gleichstromleitungsspannungsstabilität. Wenn die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ferner ein Hysteresesteuerungsverfahren verwendet, um die Gleichstromleitungsspannung zu steuern, das heißt, die Gleichstromleitungsspannung wird auf zwischen einer Hochspannungsgrenze und einer Niederspannungsgrenze gesteuert, und die Differenz zwischen der Hochspannungsgrenze und der Niederspannungsgrenze kann somit erhöht werden. Wenn die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ein Verfahren zum Anpassen der Gleichstromleitungsspannung mit einer geschlossenen Schleife anwendet, wird der Zielwert der Gleichstromleitungsspannungsregelung erhöht.
In S258 kann die Ausstiegsbedingung für den Redundanzmodus der dritten Ebene ML3 auch wie folgt sein: Die Anzahl Nbs der fehlerhaften, umgangen Untermodule ≥ Schwellenwert Z1 oder die Anzahl Nbc der Untermodule mit Kommunikationsfehler ≥ Schwellenwert Z2. Die Ausstiegsbedingung für den Redundanzmodus der dritten Ebene ML3 kann auch wie folgt sein: die Anzahl Nbs der fehlerhaften, umgangenen Untermodule + die Anzahl Nbc der Untermodule mit Kommunikationsfehler ≥ Schwellenwert ZN. Optional kann ZN kleiner als oder gleich die Summe von Z1 und Z2 sein.
Optional kann im Redundanzmodus der dritten Ebene ML3 auch Folgendes enthalten sein: Senden eines Alarmsignals.
In dem Redundanzmodus mit der dritten Ebene ML3 nach 9 ist die Anzahl der fehlerhaften Untermodule der Energieverbrauchsvorrichtung sehr groß, was die redundante Einstellung der Energieverbrauchsvorrichtung übersteigt, und die Energieverbrauchsvorrichtung kann schwer die Gleichstromleitungsspannung innerhalb eines voreingestellten Bereichs aufrechterhalten. In diesem Fall kann das Ziel aktiv eingestellt werden, indem die Gleichstromleitungsspannung verringert wird. Und wenn sich die Energieverbrauchsvorrichtung in einem energieverbrauchenden Zustand befindet, wird die Gleichstromleitungsspannung in einem relativ akzeptablen temporären Zustand eingestellt, und die Gleichstromleitung wird in einem relativ normalen Zustand gehalten, was Zeit für die Systemwartung gewinnt. Der in 9 beschriebene Prozess ist nur ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Redundanzmodus der dritten Ebene ML3, und der Redundanzmodus der dritten Ebene ML3 ist nicht darauf beschränkt.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm des Redundanzmodus der vierten Ebene in dem in 5 gezeigten Verfahren.
Optional kann der Redundanzmodus der vierten Ebene ML4 eingeleitet werden, wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule in der Energieverbrauchsvorrichtung äußerst groß ist. Die „äußerst große Anzahl fehlerhafter Untermodule“ kann bedeuten, dass die Anzahl der fehlerhaften Untermodule den Redundanzbereich der Energieverbrauchsvorrichtung weitgehend überschreitet.
Wie in 10 gezeigt, kann S260 Folgendes umfassen: S261. S262, S263, S264, S266, S267, S268 und S269. Dabei können S261 bis S264, S267 und S269 jeweils S241 bis S244, S247, S249 in 8 ähneln und werden hier nicht näher erläutert.
In S266 kann eine maximale Energieverbrauchsbehandlung durchgeführt werden. Optional kann das maximale Energieverbrauchen das Zuschalten aller Energieverbrauchswiderstände der Energieverbrauchsvorrichtung umfassen. Der zugeschaltete Anteil des energieverbrauchenden Widerstands wird so weit wie möglich erhöht, ohne dass eine Regelung der Gleichspannungsspannung erwartet wird.
In S268 kann festgestellt werden, ob die Ausstiegsbedingung des Redundanzmodus der vierten Ebene ML4 erfüllt ist. Wenn das Feststellungsergebnis negativ ist, wird S261 eingeleitet; Wenn das Feststellungsergebnis positiv ist, kann S269 eingeleitet und der aktuelle Redundanzmodus beendet werden. Optional kann die Ausstiegsbedingung für den Redundanzmodus der vierten Ebene ML4 wie folgt sein: Die Anzahl Nb der fehlerhaften Untermodule ≥ der vierte Schwellenwert W.
In dem in 10 gezeigten Redundanzmodus der vierten Ebene kann es der Fall sein, dass die Anzahl der fehlerhaften Untermodule in der Energieverbrauchsvorrichtung die redundante Konfiguration der Energieverbrauchsvorrichtung stark übersteigt. Die Energieverbrauchsvorrichtung kann den gesamten energieverbrauchenden Widerstand im energieverbrauchenden Zustand zuschalten und die maximale Energieverbrauchskapazität eingeben. Im Rahmen der Fähigkeit der Energieverbrauchsvorrichtung wird die Gleichstromleitungsspannung in einem relativ guten Zustand gehalten und Zeit für die Systemwartung gewonnen. 10 zeigt nur ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel des Redundanzmodus der vierten Ebene ML4, und der Redundanzmodus der vierten Ebene ML4 ist nicht darauf beschränkt.
Das obige Steuerverfahren wird verwendet, um die Zuverlässigkeit des Systems und die Zuverlässigkeit der energieverbrauchenden Vorrichtung durch Einstellen verschiedener redundanter Modi und durch Schaltsteuerung zu berücksichtigen.
Die Anmeldung stellt die Redundanzmodi der DC-Energieverbrauchsvorrichtung in verschiedenen Ebenen ein. Das Umschalten des Redundanzmodus wird gemäß der Anzahl der fehlerhaften Untermodule durchgeführt. Mit der Eskalation der Redundanzmodi verschlechtert sich die Leistung der entsprechenden Vorrichtung weiter, und auf dieser Grundlage werden verschiedene Verarbeitungsverfahren durchgeführt, und der Zustand der Vorrichtung wird in Echtzeit an die Steuerung des Stromwandlers zurückgegeben. Das Ebenen-basierte Verarbeitungsverfahren ermöglicht es, dass die Redundanz des Untermoduls der Energieverbrauchsvorrichtung unter Berücksichtigung der Zuverlässigkeit der Energieverbrauchsvorrichtung und der Zuverlässigkeit des Systems voll ausgenutzt wird.
Die Anmeldung klassifiziert und verarbeitet den Untermodulfehler der DC-Energieverbrauchsvorrichtung und verwendet das Untermodulsteuersystem, um die Gleichspannung bei einem Kommunikationsfehler autonom zu steuern, wodurch die Energiedissipationsfähigkeit der Vorrichtung voll ausgenutzt wird.
Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen werden einzelne Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen Schwerpunkten beschrieben. Für Teile, die in einem bestimmten Ausführungsbeispiel nicht ausführlich erläutert werden, kann Bezug auf betroffene Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele genommen werden. Die technischen Merkmale der obigen Ausführungsbeispielen können beliebig kombiniert werden und um die Beschreibung prägnant zu machen, entfällt hier eine Beschreibung aller möglichen Kombinationen der verschiedenen technischen Merkmale in den obigen Ausführungsbeispielen. Soweit die Kombination dieser technischen Merkmale nicht widersprüchlich ist, sollte sie als Bestandteil des Umfangs der vorliegenden Beschreibung angesehen werden.
Bisher wurden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung ausführlich erläutert, wobei hierbei anhand konkreter Beispiele auf die Konzepte und Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung näher eingegangen wurde und die Ausführungsbeispiele nur zum besseren Verständnis des Verfahrens und der Kernideen der vorliegenden Anmeldung dienen. Gleichzeitig fallen die Änderungen oder Varianten, die vom Fachmann gemäß der Idee der vorliegenden Anmeldung auf der Grundlage der spezifischen Ausführungsform der Anmeldung und des Anwendungsbereichs vorgenommen werden, unter den Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung. Zusammenfassend sollte der Inhalt dieser Beschreibung nicht als Einschränkung der vorliegenden Anmeldung verstanden werden.

Claims

Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung, wobei die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung aus mehreren Untermodulen besteht, die in Reihe geschaltet sind, wobei das Steuerverfahren Folgendes umfasst: Akkumulieren einer Anzahl fehlerhafter Untermodule; und Bestimmen einer Redundanzmodusebene gemäß der Anzahl der fehlerhaften Untermodule und Einleiten des entsprechenden Redundanzmodus; wobei mindestens einer der Redundanzmodi Folgendes umfasst: Verlassen des aktuellen Redundanzmodus und automatisches Einleiten eines Redundanzmodus einer höheren Ebene, wenn die Anzahl der fehlerhaften Untermodule einen oberen Grenzwert des aktuellen Redundanzmodus erreicht.
Steuerverfahren gemäß Anspruch 1, wobei die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung aus in Reihen geschalteten Untermodulen in einer Anzahl von M besteht, wobei M eine ganze Zahl größer als oder gleich 2 ist; wobei die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ferner einen energieverbrauchenden Widerstand umfasst, der mit den M Untermodulen in Reihe geschaltet ist oder/und in den Untermodulen verteilt ist; wobei das Untermodul einen Kondensator, eine Leistungshalbleitervorrichtung und einen Bypass-Schalter umfasst, wobei das Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung das Zu- und Abschalten des energieverbrauchenden Widerstands in der Schaltung steuert; wobei nach Schließen des Bypass-Schalters das Untermodul kurz geschlossen ist; wobei die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ferner ein Hauptsteuersystem und ein Untermodulsteuersystem umfasst, wobei das Untermodul das Untermodulsteuersystem umfasst, wobei das Hauptsteuersystem nach unten mit dem Untermodulsteuersystem kommuniziert und nach oben mit einem externen Steuersystem kommuniziert; wobei sie ferner ein Hauptsteuersystem und ein Untermodulsteuersystem umfasst, wobei das Hauptsteuersystem nach unten mit dem Untermodul einen Standby-Zustand steuert und der energieverbrauchende Widerstand nicht zugeschaltet ist; wobei in einem energieverbrauchenden Zustand die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung durch Steuern des Ein- und Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung in dem Untermodul eine Gleichstromleitungsspannung steuert; dadurch gekennzeichnet, dass der Redundanzmodus Folgendes umfasst: 1) Redundanzmodus der ersten Ebene: Nach Auftreten eines Untermodulfehlers an dem Untermodul wird der Bypass-Schalter geschlossen, wobei der Untermodulfehler einen Untermodulkommunikationsfehler und einen Untermodul-Nicht-Kommunikationsfehler umfasst; 2) Redundanzmodus der zweiten Ebene: Nach Auftreten des Untermodulkommunikationsfehlers an dem Untermodul steuert das Untermodulsteuersystem das Ein- und Ausschalten der Leistungshalbleitervorrichtung gemäß einem Spannungswert des Kondensators des Untermoduls; Nach Auftreten des Untermodul-Nicht-Kommunikationsfehlers an dem Untermodul wird der Bypass-Schalter geschlossen; 3) Redundanzmodus der dritten Ebene: In dem energieverbrauchenden Zustand ist das Steuerziel der Gleichstromleitungsspannung geändert, und die Gleichstromleitungs-Spannungsstabilisierungsfähigkeit der modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung ist aktiv reduziert; und 4) Redundanzmodus der vierten Ebene: In dem energieverbrauchenden Zustand steuert die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung nicht mehr die Gleichstromleitungsspannung und der energieverbrauchende Widerstand ist zugeschaltet; wobei das Steuerverfahren mindestens zwei der vier Redundanzmodi umfasst.
Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verlassen aller Redundanzmodi die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung den Betrieb stoppt und die Verbindung mit der Gleichstromleitung unterbricht.
Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Redundanzmodi in aufsteigender Reihenfolge umgeschaltet werden.
Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Alarmsignal an das externe Steuersystem ausgibt, wenn die Redundanzmodusebene die dritte Ebene erreicht; wobei die Vorrichtung ein ernsthaftes Alarmsignal an das externe Steuersystem sendet, wenn die Redundanzmodusebene die vierte Ebene erreicht.
Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren für den Redundanzmodus der ersten Ebene wie folgt ist: Schritt 1: Einstellen der erlaubten Anzahl der fehlerhaften Untermodule in diesem Modus auf X; Schritt 2: Überwachen des Zustands der Untermodule; Schritt 3: Ausgeben eines Bypass-Befehls durch das Hauptsteuersystem oder das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Untermodulfehlers während des Vorgangs in Schritt 2; Schritt 4: kumulatives Eintragen der Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule durch das Hauptsteuersystem; und Schritt 5: Wiederholen der Schritte 2 bis 4; Verlassen des aktuellen Modus und Einleiten des nächsten Redundanzmodus, wenn die Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule größer als oder gleich X ist.
Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren für den Redundanzmodus der zweiten Ebene wie folgt ist: Schritt 1: Einstellen der erlaubten Anzahl der umgangenen Untermodule in diesem Modus, bei dennen ein Nicht-Kommunikationsfehler auftritt, auf Y1, und der erlaubten Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler auf Y2; Schritt 2: Überwachen des Zustands der Untermodule; Schritt 3: Ausgeben eines Bypass-Befehls durch das Hauptsteuersystem oder das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Nicht-Kommunikationsfehlers des Untermoduls während des Vogangs in Schritt 2; Schritt 4: Steuern des Ein- und Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung im Offline-Modus durch das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Kommunikationsfehlers des Untermoduls während des Vorgangs in Schritt 2 zum Stabilisieren der Kondensatorspannung innerhalb eines voreingestellten Bereichs; Schritt 5: kumulatives Eintragen der Anzahl der umgangenenUntermodule und der Untermodule mit Kommunikationsfehler durch das Hauptsteuersystem; und Schritt 6: Wiederholen der Schritte 2 bis 5; Verlassen des aktuellen Modus und Einleiten des nächsten Redundanzmodus, wenn die Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule größer als oder gleich Y1 oder die Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler größer als oder gleich Y2 ist.
Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren für den Redundanzmodus der dritten Ebene wie folgt ist: Schritt 1: Einstellen der erlaubten Anzahl der umgangenen Untermodule in diesem Modus, bei dennen ein Nicht-Kommunikationsfehler auftritt, auf Z1, und der Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler auf Z2; Schritt 2: Überwachen des Zustands der Untermodule; Anpassen des Steuerziels der Gleichstromleitungsspannung und aktives Verringern der Gleichstromleitungs-Spannungsstabilisierungsfähigkeit der modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung, wenn sich die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung in einem energieverbrauchenden Zustand befindet, Schritt 3: Ausgeben eines Bypass-Befehls durch das Hauptsteuersystem oder das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Nicht-Kommunikationsfehlers des Untermoduls während des Vorgangs in Schritt 2; Schritt 4: Steuern des Ein- und Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung im Offline-Modus zum Stabilisieren der Kondensatorspannung innerhalb eines voreingestellten Bereichs durch das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Kommunikationsfehlers des Untermoduls während des Vorgangs in Schritt 2; Schritt 5: kumulatives Eintragen der Anzahl der umgangenen Untermodule und der Untermodule mit Kommunikationsfehler durch das Hauptsteuersystem; und Schritt 6: Wiederholen der Schritte 2 bis 5; Verlassen des aktuellen Modus und Einleiten des nächsten Redundanzmodus, wenn die Anzahl der fehlerhaften, umgangenenUntermodule größer als oder gleich Z1 oder die Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler größer als oder gleich Z2 ist.
Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren für den Redundanymodus der vierten Ebene wie folgt ist: Schritt 1: Einstellen der erlaubten Anzahl der fehlerhaften Untermodule in diesem Modus auf W; Schritt 2: Überwachen des Zustands der Untermodule; Zuschalten des ganzen energieverbrauchenden Widerstands, wenn sich die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung in einem energieverbrauchenden Zustand befindet, Schritt 3: Ausgeben eines Bypass-Befehls durch das Hauptsteuersystem oder das Untermodulsteuersystem beim Auftreten eines Untermodulfehlers während des Vorgangs in Schritt 2; Schritt 4: kumulatives Eintragen der Anzahl der umgangenen Untermodule durch das Hauptsteuersystem; und Schritt 5: Wiederholen der Schritte 2 bis 4; Verlassen des aktuellen Modus, wenn die Anzahl der fehlerhaften, umgangenen Untermodule größer als oder gleich W ist.
Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtungen gemäß mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Uplink-Kommunikationsfehler des Untermodulsteuersystems an das Hauptsteuersystem das Hauptsteuersystem die Anzahl der umgangenen Untermodule und die Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler gemeinsam erhöht, wobei der Untermodul-Kommunikationsfehler den Uplink-Kommunikationsfehler umfasst.
Fehlerredundanzsteuerverfahren für eine modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Standby-Zustand eine autonome Spannungsausgleichsstrategie durchgeführt ist, bei der durch Steuern des Ein- und Ausschaltens der Leistungshalbleitervorrichtung das Untermodulsteuersystem die Kondensatorspannung des Untermoduls innerhalb eines voreingestellten Bereichs regelt.
Verfahren zum Steuern einer modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass-Schalter ein mechanischer Hochgeschwindigkeitsschalter oder eine Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung oder eine Kombination der beiden ist; wobei der mechanische Hochgeschwindigkeitsschalter beim Annehmen eines Befehls des Untermodulsteuersystems zum Schließen betätigt wird; wobei die Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung durchschlagen und kurzgeschlossen wird, an der eine Überspannung angelegt ist, so dass das Untermodul umgangen wird.
Verfahren zum Steuern einer modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptsteuersystem mit dem Untermodulsteuersystem in einem Eins-zu-Eins-Kommunikationsmodus oder einem Eins-zuViele-Master-Slave-Kommunikationsmodus oder einem Hand-in-Hand-Ringnetzwerk-Kommunikationsmodus kommuniziert.
Verfahren zum Steuern einer modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das externe Steuersystem ein Steuersystem eines Stromwandlers ist, der in der Lage ist, eine Gleichspannung oder eine Übertragungsleistung der Gleichstromleitung zu steuern, in der sich die Vorrichtung befindet.
Verfahren zum Steuern einer modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungshalbleitervorrichtung eines fehlerfreien Untermoduls eine Anweisung des Hauptsteuersystems annimmt und einen Ein- oder Ausschaltbefehl ausführt; wobei die Leistungshalbleitervorrichtung des Untermoduls mit Kommunikationsfehler eine Anweisung des Untermodulsteuersystems annimmt und einen Ein- oder Ausschaltbefehl ausführt.
Verfahren zum Steuern einer modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Schließen des Bypass-Schalters Folgendes umfasst: Schließen durch Hauptsteuerung: Ein Bypass-Befehl wird vom Hauptsteuersystem ausgegeben, um das Schließen des Schaltmechanismus auszulösen; Schließen durch Untermodul: Bei einem Kommunikationsfehler gibt das UntermodulSteuersystem einen Bypass-Befehl aus, um das Schließen des Schaltmechanismus auszulösen; Passives Schließen: Das Schließen des Schaltmechanismus wird durch eine Hardwareschaltung automatisch ausgelöst; und Schließen durch Durchbruch: Das Schließen erfolgt durch Durchbruch und Kurzschluss der Überspannungs-Durchbruch-Leistungshalbleitervorrichtung, an der eine Überspannung angelegt ist.
Verfahren zum Steuern einer modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei das spezifische Verfahren zum Ändern des Steuerziels der Gleichstromleitungsspannung in Schritt 2 Folgendes umfasst: Erhöhen der Hysteresesteuerungsschleifenbreite: Wenn die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ein Hysteresesteuerungsverfahren verwendet, um die Gleichstromleitungsspannung zu steuern, das heißt, die Gleichstromleitungsspannung auf zwischen einer Hochspannungsgrenze und einer Niederspannungsgrenze gesteuert ist, wird dann die Differenz zwischen der Hochspannungsgrenze und der Niederspannungsgrenze erhöht; und Erhöhen des Schleifensteuerzielwerts: Wenn die modulare DC-Energieverbrauchsvorrichtung ein Verfahren zum Anpassen der Gleichstromleitungsspannung mit einer geschlossenen Schleife verwendet, wird der Steuerzielwert der Gleichstromleitungsspannung erhöht.
Verfahren zum Steuern einer modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei in Schritt 6 ebenfalls der aktuelle Modus verlassen und der nächste Modus eingeleitet wird, wenn die Summe der Anzahl der umgangenen Untermodule und der Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler größer als oder gleich eine voreingestellte Summengrenze YN ist, wobei YN ≤ Y1 + Y2.
Verfahren zum Steuern einer modularen DC-Energieverbrauchsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei in Schritt 6 ebenfalls der aktuelle Modus verlassen und der nächste Modus eingeleitet wird, wenn die Summe der Anzahl der umgangenen Untermodule und der Anzahl der Untermodule mit Kommunikationsfehler größer als oder gleich eine voreingestellte Summengrenze ZN ist, wobei ZN ≤ Z1 + Z2.