1.一种MMC子模块开关管开路故障诊断与定位方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、采集某相上或下桥臂第i个子模块的电容电压值uci;
步骤2、根据开关函数Si和步骤1中第i个子模块电容电压的测量值计算第i个子模块在k时刻的电压输出值:yci(k)=Si(k)·uci(k)(3);
步骤3、利用卡尔曼滤波结合步骤1和步骤2得到的结果,求取第i个子模块电容电压的状态预估值;
步骤4、根据
累加计算第i个子模块电容电压理论值uci_th;式中,M等于时间t除以采样周期Ts的商进行取整,ir(k)(r=p,n)表示在k时刻桥臂电流值,Uc0表示第i个子模块电容电压的初值,udc为直流母线侧电压,Uc0=udc/N;
步骤5、将所有子模块电容电压的状态预估最优值uci_now与对应的子模块电容电压的理论值uci_th成对进行比较,判断所有子模块开关管的运行状态特征。
2.根据权利要求1所述的一种MMC子模块开关管开路故障诊断与定位方法,其特征在于,所述步骤1具体按照以下步骤实施:流过子模块的实际电容电流值ici与uci之间关系为:式中,C为子模块支撑电容值;对式(1)进行后向差分离散化得:
uci(k)=uci(k-1)+B·ici(k) (2)式中, fs为采样频率,uci(k)表示在k时刻第i个子模块电容电压的测量值,uci(k-1)表示在k-1时刻第i个子模块电容电压的测量值,ici(k)表示在k时刻第i个子模块电容电流的测量值。
3.根据权利要求1所述的一种MMC子模块开关管开路故障诊断与定位方法,其特征在于,所述步骤2中开关函数Si为:当第i个半桥子模块的上开关管T1开通、下开关管T2关断时,Si=1;当第i个半桥子模块的上开关管T1关断、下开关管T2开通时,Si=0。
4.根据权利要求1所述的一种MMC子模块开关管开路故障诊断与定位方法,其特征在于,所述步骤3具体按照以下步骤实施:步骤3.1、计算k时刻的子模块电容电压估计值:
uci_mid(k)=uci_now(k-1)+B·ici(k-1) (4);
步骤3.2、计算k时刻的子模块输出电压估计值:
yci_mid(k)=Si(k)·uci_mid(k) (5);
步骤3.3、计算k时刻的预测误差的方差:Pmid(k)=Pnow(k-1)+Q(6);
步骤3.4、计算k时刻的滤波器增益:
步骤3.5、计算k时刻估计的子模块电容电压最优值:
uci_now(k)=uci_mid(k)+kg(k)×[yci(k)-yci_mid(k)] (8);
步骤3.6、计算k时刻的估计误差的方差:
Pnow(k)=[1-kg(k)·Si(k)]×Pmid(k) (9);
其中,uci_mid表示第i个子模块预测状态的电容电压估计值,uci_now表示第i个子模块估计状态的电容电压最优值,yci表示第i个子模块输出电压的理论计算值,yci_mid表示第i个子模块输出电压估计值,Pmid表示预测状态估计误差的自协方差,Pnow表示最佳状态估计误差的自协方差,kg表示卡尔曼滤波增益,Q表示过程噪声变量,R表示测量噪声变量。
5.根据权利要求1所述的一种MMC子模块开关管开路故障诊断与定位方法,其特征在于,所述步骤5判断所有子模块开关管的运行状态具体为:设子模块电容电压的最大偏差为Δuc_max,若子模块的uci_now与uci_th之差都在[-Δuc_max,Δuc_max]范围内,说明所有子模块均未发生故障;若uci_now与uci_th之差超出了[-Δuc_max,Δuc_max]范围,则说明该子模块发生开关管开路故障。