一种级联多电平变换器的旁路系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及级联多电平变换器领域，尤其涉及一种级联多电平变换器的旁路系统和方法。
【背景技术】
[0002]级联多电平变换器广泛应用于电能变换、高压变频驱动、高压直流输电和无功补偿等运用场合，一般由单相的开关桥或者半桥式逆变系统串联组成。
[0003]图1是现有技术中级联多电平变换器的结构示意图。如图1所示，级联多电平变换器10包括有若干转换电路11，并且若干转换电路11以级联的形式连接。但此结构存在一定的不足，当某个转换电路或其电连接的直流源20异常时会导致整个级联多电平变换器输出交流电流阻断。
[0004]针对此类不足，在每个转换电路11都设置有旁路通道以作为备用通路。图2是现有技术中级联多电平变换器增加旁路通道的电路示意图。由图2所示，通过在两桥臂之间增设两个开关器件30，在某个转换电路11或其对应直流源异常时，通过闭合旁上述两个开关器件30，实现通路。但此类设计额外添加了开关器件，增加了系统成本。
【发明内容】
[0005]本发明是为了解决现有技术中的上述不足而完成的，本发明的目的在于提出一种级联多电平变换器的旁路系统和方法，该旁路系统能够解决现有技术中通过增加开关器件防止级联多电平变换器输出交流电流阻断，进而导致系统成本提高的问题。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:一种级联多电平变换器的旁路系统，包括级联多电平变换器和控制单元；
[0007]其中，所述级联多电平变换器包括级联的至少两个转换电路；所述至少两个转换电路中，相邻的转换电路的第一输出端和第二输出端依次电连接，每个所述转换电路包括多个开关管；
[0008]所述转换电路与外部的直流源一一对应设置并电连接，所述直流源用于向对应的转换电路提供直流电；
[0009]所述控制单元分别与所述至少两个转换电路和对应的直流源电连接，用于采集所述至少两个转换电路和和对应的直流源的状态信息，根据所述状态信息确认所述至少两个转换电路和对应的直流源的工作状态，并控制所述转换电路中至少一个开关管导通或截止以旁路所述转换电路和对应的直流源。
[0010]进一步地，所述至少两个转换电路均包括:第一电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；
[0011]其中，所述第一开关管的第一端分别与所述第二开关管的第一端、所述第一电容的第一端和所述直流源的正极电连接；
[0012]所述第一开关管的第二端分别与所述第三开关管的第一端和所述转换电路的第一输出端电连接；
[0013]所述第二开关管的第二端分别与所述第四开关管的第一端和所述转换电路的第二输出端电连接；
[0014]所述第三开关管的第二端分别与所述第四开关管的第二端、所述第一电容的第二端和所述直流源的负极电连接；
[0015]所述控制单元具体用于控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的导通或截止；
[0016]其中，控制单元通过导通第一开关管、第二开关管以旁路所述转换电路和对应的直流源，或导通第三开关管、第四开关管以旁路所述转换电路和对应的直流源。
[0017]进一步地，所述控制单元包括处理器和至少两个控制子模块，所述控制子模块与所述转换电路一一对应，并分别与对应的转换电路和直流源电连接，所述控制子模块用于采集所述对应的转换电路和直流源的状态信息并发送至处理器，所述处理器根据所述状态信息确认对应的转换电路和直流源的工作状态，发送控制信号至所述至少两个控制子模块以控制对应的所述转换电路中的至少一个开关管导通或截止以旁路所述转换电路和对应的直流源。
[0018]进一步地，所述控制单元采集所述至少两个转换电路的状态信息包括:
[0019]所述控制单元采集至少两个转换电路中所述第一电容、所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的状态信息。
[0020]进一步地，所述级联多电平变换器还包括滤波器，且所述滤波器的第一端与所述至少两个转换电路中第一个转换电路的第一输出端电连接；所述滤波器的第二端与所述至少两个转换电路中最后一个转换电路的第二输出端电连接。
[0021]进一步地，还包括第五开关管；
[0022]其中，所述第五开关管的第一端与所述直流源的正极电连接，第五开关管的第二端与所述第一电容的第一端电连接；或者，所述第五开关管的第一端与所述直流源的负极电连接，所述第五开关管的第二端与所述第一电容的第二端电连接。
[0023]此外，本发明还提出了一种级联多电平变换器的旁路方法，包括:
[0024]控制单元采集至少两个转换电路和对应的直流源的状态信息；
[0025]所述控制单元根据所述状态信息确认所述至少两个转换电路和对应的直流源的工作状态；
[0026]所述控制单元控制所述转换电路中的至少一个开关管导通或截止以旁路所述转换电路和对应的直流源。
[0027]进一步地，所述控制单元采集所述至少两个转换电路的状态信息包括:
[0028]所述控制单元采集所述至少两个转换电路中第一电容、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的状态信息。
[0029]进一步地，所述控制单元包括处理器和至少两个控制子模块，所述控制子模块与所述转换电路一一对应设置，并分别与对应的转换电路和直流源电连接，所述控制子模块用于采集所述对应的转换电路和直流源的状态信息并发送至处理器，所述处理器根据所述状态信息确认对应的转换电路和直流源的工作状态，发送控制信号至所述至少两个控制子模块以控制对应的所述转换电路中的至少一个开关管导通或截止以旁路所述转换电路和直流源。
[0030]本发明实施例提出了一种级联多电平变换器的旁路系统和方法，通过对现有多电平级联变换器加入控制单元，利用控制单元获取级联多电平变换器中至少两个转换电路和对应的直流源的状态信息，进而发送控制信号控制转换电路中至少一个开关管的开关状态，以旁路转换电路和对应的直流源，从而在转换电路或者直流源出现异常情况时能够保证级联多电平变换器的正常工作。本发明实施例提供的技术方案，实现了在不增加额外开关器件的情况下，对级联多电平变换器进行有效调制，解决单个转换电路或其对应的直流源发生故障导致整个级联多电平变换器输出交流电阻断的问题，节约了额外成本。
【附图说明】
[0031]为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
[0032]图1是现有技术中级联多电平变换器的结构示意图。
[0033]图2是现有技术中级联多电平变换器增加旁路通道的电路示意图。
[0034]图3是本发明实施例一提供的级联多电平变换器的旁路系统的结构示意图。
[0035]图4是本发明实施例二提供的级联多电平变换器的旁路系统中转换电路的电路示意图一。
[0036]图5是本发明实施例二提供的级联多电平变换器的旁路系统中转换电路的电路示意图二。
[0037]图6是本发明实施例三提供的级联多电平变换器的旁路系统的结构示意图。
[0038]图7是本发明实施例四提供的级联多电平变换器的旁路方法的流程图。
【具体实施方式】
[0039]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过【具体实施方式】，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是的实施例，