1.一种模块化多电平换流器子模块故障检测与定位方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:对每一相上的桥臂电压进行采样;
步骤2:对采样得到桥臂电压进行低通滤波,滤除其中的高频成分;
步骤3:将低通滤波后的每一相上的桥臂电压用一个中心频率为的带通滤波器滤波,滤除中心频率附近的边带谐波;
步骤4:使用DFT算法来提取带通滤波后的的桥臂电压,提取出开关频率、幅值和相位角;
步骤5:通过将电压阀值和各相桥臂开关频率电压比较以进行故障检测;
步骤6:经DFT算法提取到的桥臂电压在开关频率成分的相位角,由该相位角即可确定故障子模块的位置。
2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器子模块故障检测与定位方法,其特征在于:步骤1中所述每一相单元上的桥臂电压由上桥臂电压即uz,p以及下桥臂电压即uz,n构成;
其中,z∈{a,b,c},p表示上桥臂,n表示下桥臂;每一个桥臂上含有N个子模块。
3.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器子模块故障检测与定位方法,其特征在于:步骤2中所述采用低通滤波器进行处理时,选择低通滤波器的截止频率为开关频率fs。
4.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器子模块故障检测与定位方法,其特征在于:步骤3中所述使用带通滤波器滤波时,选择带通滤波器的中心频率为fs。
5.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器子模块故障检测与定位方法,其特征在于:步骤4中所述使用DFT算法提取,具体如下:式中, 分别表示A相上桥臂开关频率电压、A相下桥臂
开关频率电压、B相上桥臂开关频率电压、B相下桥臂开关频率电压、C相上桥臂开关频率电压、C相下桥臂开关频率电压,fm为采样频率, 为桥臂电压Varm在开关频率处的幅值,φs,y y=1,2,3,4,5,6,表示A相上桥臂开关频率电压在开关频率处的相位、A相下桥臂开关频率电压在开关频率处的相位、B相上桥臂开关频率电压在开关频率处的相位、B相下桥臂开关频率电压在开关频率处的相位、C相上桥臂开关频率电压在开关频率处的相位、C相下桥臂开关频率电压在开关频率处的相位;
其中,DFT算法中参数设置为:谐波次数为 基波频率为50Hz。
6.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器子模块故障检测与定位方法,其特征在于:步骤5中所述电压阀值为Vth,具体行故障检测方法为:若 则无故障发生,若 则子模块发生了故障,并进行故
障子模块定位;
为了准确区分正常瞬变状态和子模块故障状态,为故障检测设定一个阀值显得非常重要;在稳态情况下,子模块二电平输出PWM电压的开关频率幅值系数为 主要受调制比M的影响;
考虑到死区时间,以及系统纹波对开关频率成分的影响,因而阀值需加上一个小的直流偏置来克服其影响,最终的阀值是一个随调制比变化的变量,即为:其中, 为调制比变化前,子模块输出电压在开关频率幅值; 为调制比变化后,子模块输出电压在开关频率幅值;k为系统克服纹波的影响而加的一个小的直流偏置;
ΔM为调制比变化量;
步骤5中所述故障检测具体为:
桥臂电压等于各子模块实际输出电压之和,桥臂电压中的开关频率成分即合成开关频率成分,等于该桥臂中每一个子模块输出电压中的开关频率成分的叠加,如下式:正常情况下,由于各子模块单元的对称性,开关频率成分对应的幅值应为零,如下式:当子模块发生故障时,故障子模块输出电压usm将会增加,该故障子模块输出电压在开关频率对应的幅值 也会增加,桥臂上其它正常子模块输出电压则不变, 将大于正常状态时该子模块输出电压开关频率对应的幅值总桥臂电压Varm在开关频率对应的幅值大于零,而相位为
7.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器子模块故障检测与定位方法,其特征在于:步骤6中所述该相位角即可确定故障子模块的位置具体为:子模块故障后,桥臂电压的合成开关频率成分幅值 将大于零,经DFT算法提取到相位相位φs,根据载波移相调制方法的谐波分布特征,若 则判定第i个子模块发生了故障。