本发明涉及电工技术领域，尤其涉及一种用于三相功率变流器的故障容错装置。
背景技术：
随着电力电子装置的广泛应用、分布式电源的大量接入，以及电动汽车等的快速发展，三相功率变流器越来越普遍，三相功率变流器采用igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)。
作为逆变器件，igbt的可靠性决定了三相功率变流器的可靠性，而igbt长时间工作在高频、高温状态，是易损坏的器件，因此，为了提高系统的可靠性，增长三相功率变流器的安全运行时间，为igbt损坏后三相功率变流器的维修和更换赢得时间，三相功率变流器的故障诊断与容错控制成了一个很重要的研究方向。
变流在故障检测方面的专利比较多，该类专利有一定的借鉴意义，但是就故障发生后如何进行及时容错，在降低三相功率变流器适度程度性能的前提下，保证延长功率变流器的工作时间，是一项非常有意义的创新。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于三相功率变流器的故障容错装置，其通过故障监测电路和继电器电路等，实现在三相功率变流器发生某相或某桥臂短路故障时，迅速切除故障，并且转换为三相四开关拓扑结构，持续运行，为维修和采取措施赢得时间。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：包括a相～c相的三个结构相同的故障监测电路、a相～c相的三个结构相同的继电器电路、a相～c相的三个结构相同的继电器触点电路和信号源；所述a相～c相故障监测电路由a相～c相故障监测模块、第一至第三运算放大器a1～a3和第七至第九继电器ka1～ka3组成，所述a相故障监测模块的输入端与a相桥臂连接，a相故障监测模块的输出端接第一运算放大器a1的输入端，所述第一运算放大器a1的输出端控制第七继电器ka1通断；
所述a相～c相继电器电路由第一至第六继电器km1～km6、第七至第九继电器ka1～ka3的常开触点ka1-1～ka3-1、第七至第九继电器ka1～ka3的常闭触点ka1-2～ka3-2和第一至第六继电器km1～km6的第一常闭触点km1-2～km6-2以及第一、第三和第五继电器km1、km3和km5的第一常开触点km1-1、km3-1和km5-1组成的第一至第六继电器支路组成，所述第一、第三和第五继电器支路的结构相同，所述第二、第四和第六继电器支路的结构相同，所述第一继电器支路和第二继电器支路组成a相继电器电路；
所述第一继电器支路由第一继电器km1的第一常开触点km1-1、第七继电器ka1的常开触点ka1-1、第二继电器km2的第一常闭触点km2-2和第一继电器km1组成，所述第七继电器ka1的常开触点ka1-1的接点1接信号源的一端，第七继电器ka1的常开触点ka1-1的接点2接第二继电器km2的第一常闭触点km2-2的接点1，第二继电器km2的第一常闭触点km2-2的接点2经第一继电器km1接信号源的另一端，所述第一继电器km1的第一常开触点km1-1的接点1接第七继电器ka1的常开触点ka1-1的接点1，第一继电器km1的第一常开触点km1-1的接点2接第二继电器km2的第一常闭触点km2-2的接点2；
所述第二继电器支路由第七继电器ka1的常闭触点ka1-2、第一继电器km1的第一常闭触点km1-2和第二继电器km2依次串联组成，第二继电器支路接信号源；
所述a相～c相继电器触点电路由第一、第三和第五继电器km1、km3和km5的第二常开触点km1-3、km3-3和km5-3以及第二、第四和第六继电器km2、km4和km6的第二常闭触点km2-4、km4-4和km6-4组成的第一至第六支路组成，所述第一、第三和第五支路的结构相同，所述第二、第四和第六支路的结构相同，所述第一支路的第一继电器km1的第二常开触点km1-3的一端接三相功率变流器的o点，另一端接往a相线；所述第二支路的第二继电器km2的第二常闭触点km2-4的一端接a相桥臂的a点，另一端接往a相线。
进一步的技术方案在于：所述a相故障监测模块包括延时模块u1、非门u2和与门u3，所述延时模块u1的输入端和非门u2的输入端连接在一起形成a相故障监测模块输入端，延时模块u1的输出端和非门u2的输出端分别连接至与门u3的输入端，与门u3的输出端与第一运算放大器a1的输入端连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
第一，在三相功率变流器发生某相或某桥臂短路故障时，迅速切除故障，并且转换为三相四开关拓扑结构，持续运行，为维修和采取措施赢得时间。
第二，所述a相故障监测模块包括延时模块u1、非门u2和与门u3，所述延时模块u1的输入端和非门u2的输入端连接在一起形成a相故障监测模块输入端，延时模块u1的输出端和非门u2的输出端分别连接至与门u3的输入端，与门u3的输出端与第一运算放大器a1的输入端连接。该技术方案，电路简单、可靠、成本低。
附图说明
图1是本发明中继电器触点电路的原理框图；
图2是本发明中a相故障监测电路的原理框图；
图3是本发明中b相故障监测电路的原理框图；
图4是本发明中c相故障监测电路的原理框图；
图5是本发明中a相故障监测模块的原理框图；
图6是本发明中a相故障监测模块生成监测输出信号的示意图；
图7是本发明中a相继电器电路的原理图；
图8是本发明中b相继电器电路的原理图；
图9是本发明中c相继电器电路的原理图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图9所示，本发明公开了一种用于三相功率变流器的故障容错装置，其包括a相～c相的三个结构相同的故障监测电路、a相～c相的三个结构相同的继电器电路、a相～c相的三个结构相同的继电器触点电路和信号源；所述a相～c相故障监测电路由a相～c相故障监测模块、第一至第三运算放大器a1～a3和第七至第九继电器ka1～ka3组成，所述a相故障监测模块的输入端与a相桥臂连接，a相故障监测模块的输出端接第一运算放大器a1的输入端，所述第一运算放大器a1的输出端控制第七继电器ka1通断。
所述a相～c相继电器电路由第一至第六继电器km1～km6、第七至第九继电器ka1～ka3的常开触点ka1-1～ka3-1、第七至第九继电器ka1～ka3的常闭触点ka1-2～ka3-2和第一至第六继电器km1～km6的第一常闭触点km1-2～km6-2以及第一、第三和第五继电器km1、km3和km5的第一常开触点km1-1、km3-1和km5-1组成的第一至第六继电器支路组成，所述第一、第三和第五继电器支路的结构相同，所述第二、第四和第六继电器支路的结构相同，所述第一继电器支路和第二继电器支路组成a相继电器电路。
所述第一继电器支路由第一继电器km1的第一常开触点km1-1、第七继电器ka1的常开触点ka1-1、第二继电器km2的第一常闭触点km2-2和第一继电器km1组成，所述第七继电器ka1的常开触点ka1-1的接点1接信号源的一端，第七继电器ka1的常开触点ka1-1的接点2接第二继电器km2的第一常闭触点km2-2的接点1，第二继电器km2的第一常闭触点km2-2的接点2经第一继电器km1接信号源的另一端，所述第一继电器km1的第一常开触点km1-1的接点1接第七继电器ka1的常开触点ka1-1的接点1，第一继电器km1的第一常开触点km1-1的接点2接第二继电器km2的第一常闭触点km2-2的接点2。
所述第二继电器支路由第七继电器ka1的常闭触点ka1-2、第一继电器km1的第一常闭触点km1-2和第二继电器km2依次串联组成，第二继电器支路接信号源。
所述a相～c相继电器触点电路由第一、第三和第五继电器km1、km3和km5的第二常开触点km1-3、km3-3和km5-3以及第二、第四和第六继电器km2、km4和km6的第二常闭触点km2-4、km4-4和km6-4组成的第一至第六支路组成，所述第一、第三和第五支路的结构相同，所述第二、第四和第六支路的结构相同，所述第一支路的第一继电器km1的第二常开触点km1-3的一端接三相功率变流器的o点，另一端接往a相线；所述第二支路的第二继电器km2的第二常闭触点km2-4的一端接a相桥臂的a点，另一端接往a相线。
所述a相故障监测模块包括延时模块u1、非门u2和与门u3，所述延时模块u1的输入端和非门u2的输入端连接在一起形成a相故障监测模块输入端，延时模块u1的输出端和非门u2的输出端分别连接至与门u3的输入端，与门u3的输出端与第一运算放大器a1的输入端连接。
信号源为交流电源。
相对于上述实施例，信号源还可以为直流电源。
使用说明：
如图1所示，将a相故障监测模块的输入端与a相桥臂连接，将b相故障监测模块的输入端与b相桥臂连接，将c相故障监测模块的输入端与c相桥臂连接；三相功率变流器的o点依次经第一继电器km1的第二常开触点km1-3、电阻r1连接至电网的a相线，三相功率变流器的o点依次经第三继电器km3的第二常开触点km3-3、电阻r2连接至电网的b相线，三相功率变流器的o点依次经第五继电器km5的第二常开触点km5-3、电阻r3连接至电网的c相线；a相桥臂的a点依次经第二继电器km2的第二常闭触点km2-4、电阻r1连接至电网的a相线，b相桥臂的b点依次经第四继电器km4的第二常闭触点km4-4、电阻r2连接至电网的b相线，c相桥臂的c点依次经第六继电器km6的第二常闭触点km6-4、电阻r3连接至电网的c相线。
如图2、图5、图6所示，以a相为例，正常运行情况下，a相无短路故障信号，fta始终为‘0’，a相电流经电阻r1和第二继电器km2的第二常闭触点km2-4流通至a相桥臂。
当a相桥臂发生短路故障的时候，t1的信号端产生故障信号ft1（或者t4的信号端产生故障信号ft4，二者连接在一起，代表a相桥臂的故障），a相故障监测模块检测到短路故障，并自动产生硬件故障“脉冲”信号，将该硬件脉冲信号经第一运算放大器a1后，直接驱动第七继电器ka1（接触器或电力电子快速开关）动作。a相继电器电路将故障的a相桥臂的igbt桥臂切除，a相电流经电阻r1和第一继电器km1的第二常开触点km1-3流通至直流侧电容的中点o，即将三相功率变流器的拓扑结构由三相三线制切换为三相四开关结构。
实现在三相功率变流器发生某相或某桥臂短路故障时，迅速切除故障，并且转换为三相四开关拓扑结构，持续运行，为维修和采取措施赢得时间。可以用于apf、svg、风机/光伏逆变器等三相变流器场合，应用范围广泛。电路简单、可靠、成本低。