本发明属于发电，具体涉及一种npc三电平多管容错型整流器及其控制方法。
背景技术：
1、中性点箍位型npc(neutral point clamped)三电平整流器由每个桥臂由上到下共四个igbt器件组成，通过控制igbt的导通与关断，三电平npc整流器可输入-udc/2/0、udc/2三种不同的电平状态。 npc三电平整流器相比于两电平整流器具有输出功率大、耐压能力强、谐波含量低等优点，在大功率发电应用中正逐步取代两电平整流器，广泛应用于风力发电、航空航天、变频调速等领域。由于npc整流器相比于两电平整流器系统复杂度提升，功率开关器件的数量增加导致整流器出现故障的概率增加。在整流器系统运行过程中，一旦整流器出现故障，可能导致输出波形畸变，器件承受应力增加，可能导致二次故障甚至整个系统失灵停机。为提高发电系统的稳定性，有必要对整流器的容错控制进行研究，降低发电系统维护成本，提高整体经济效益。
2、国内外针对整流器的容错控制主要分为两大类，分别为软件容错方法和硬件容错方法。软件容错方法无需增加硬件成本，仅需要切换容错控制算法，就能够实现在开关管故障后使系统最大程度恢复运行，但纯软件容错方法无法使三相电流完全恢复，且适用的故障类型有限，无法处理内外管同时故障。硬件容错方法是在故障发生后通过重构拓扑，使系统恢复故障前的运行状态。论文“ceballos, s , et al. "performance evaluation offault-tolerant neutral-point-clamped converters." ieee transactions onindustrial electronics 57.8(2010):2709-2718”提出了一种适用于三电平npc整流器的功率开关器件容错控制方法，即通过每相增加两个功率开关器件转换为anpc拓扑实现容错控制。由于igbt器件的增加，提高了成本，且该方案仅适用于内管故障，无法处理内外管同时故障情况。
技术实现思路
1、本发明目的在于提出了一种npc三电平多管容错型整流器及其控制方法。
2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种npc三电平多管容错型整流器，包括a相、b相、c相三相桥臂，两个分压电容cd1、cd2，以及继电器kdc和负载；每相桥臂由npc主电路与容错单元电路组成，其中：
3、（1）每相桥臂的npc主电路
4、npc主电路包括滤波电感lx，继电器kx，四个igbt功率开关管sx1、sx2、sx3、sx4和对应的四个反并联二极管dx1、dx2、dx3、dx4，以及两个钳位二极管dzx1、dzx2；每相桥臂的电源串联滤波电感lx连接至桥臂起始点x，桥臂起始点x通过继电器kx连接至igbt功率开关管sx2、sx3的桥臂中点x0；其中igbt功率开关管sx1的集电极与分压电容cd1的正极相连，igbt功率开关管sx1的发射极与igbt功率开关管sx2的集电极相连，igbt功率开关管sx2的发射极与igbt功率开关管sx3的集电极相连，igbt功率开关管sx3的发射极与igbt功率开关管sx4的集电极相连，igbt功率开关管sx4的发射极与分压电容cd2的负极相连，钳位二极管dzx1的负极连接igbt功率开关管sx1、sx2的中点x+，钳位二极管dzx1的正极连接钳位二极管dzx2的负极，钳位二极管dzx2的正极连接igbt功率开关管sx3和sx4的中点x-；三相钳位二极管dzx1与dzx2的中点连接至一点n，并通过继电器kdc连接至直流侧串联的两个分压电容cd1、cd2的中点n；
5、（2）每相桥臂的容错单元电路
6、容错单元电路包括四个双向晶闸管trx1、trx2、trx3、trx4，双向晶闸管trx1连接桥臂起始点x与igbt功率开关管sx1和sx2的中点x+，双向晶闸管trx2连接桥臂起始点x与igbt功率开关管sx3和sx4的中点x-，双向晶闸管trx3连接igbt功率开关管sx1和sx2的中点x+与分压电容cd1的正极，双向晶闸管trx4连接igbt功率开关管sx3和sx4的中点x-与分压电容cd2的负极，其中x=a、b、c。
7、一种npc三电平多管容错型整流器的控制方法，用于所述的npc三电平多管容错型整流器的容错控制，包括以下步骤：
8、（一）确定正常运行状态下的svpwm控制
9、确定正常运行状态下的开关状态与基本电压矢量，进行扇区划分，确定正常运行状态下的基本电压矢量的作用时间与作用次序，完成svpwm控制。
10、（二）确定容错运行状态下的svpwm控制
11、在igbt功率开关管故障状态下，根据故障位置，导通对应的双向晶闸管和切换继电器触点，重构至相应的容错拓扑，确定容错运行状态下的开关状态与基本电压矢量，进行扇区划分，确定容错运行状态下的基本电压矢量的作用时间与作用次序，完成svpwm控制。
12、一种npc三电平多管容错型整流器的控制系统，实施所述的npc三电平多管容错型整流器的控制方法，实现npc三电平多管容错型整流器的控制。
13、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实施所述的npc三电平多管容错型整流器的控制方法，实现npc三电平多管容错型整流器的控制。
14、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实施所述的npc三电平多管容错型整流器的控制方法，实现npc三电平多管容错型整流器的控制。
15、本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）提出的npc三电平多管容错型整流器只添加三相晶闸管与继电器，无需添加igbt功率开关管，成本低廉，控制简单；2）提出的容错方法具有较好的补偿效果，交流侧三相电流与直流侧电压均能最大程度恢复；3）提出的容错拓扑适用于开路或短路的多种故障类型，可以实现单管与内外管、双内管的双管故障，也能实现不同桥臂同时故障下的容错，同时适用于整流器与逆变器。
1.一种npc三电平多管容错型整流器，其特征在于，包括a相、b相、c相三相桥臂，两个分压电容cd1、cd2，以及继电器kdc和负载；每相桥臂由npc主电路与容错单元电路组成，其中：
2.根据权利要求1所述的npc三电平多管容错型整流器，其特征在于；
3.一种npc三电平多管容错型整流器的控制方法，其特征在于，用于权利要求1-2任一项所述的npc三电平多管容错型整流器的容错控制，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的npc三电平多管容错型整流器的控制方法，其特征在于，（二）确定容错运行状态下的svpwm控制中，在igbt功率开关管故障状态下，根据故障位置，导通对应的双向晶闸管和切换继电器触点，重构至相应的容错拓扑，具体方法为：
5.根据权利要求3所述的npc三电平多管容错型整流器的控制方法，其特征在于，（二）确定容错运行状态下的svpwm控制中，确定容错运行状态下的开关状态与基本电压矢量，进行扇区划分，确定容错运行状态下的基本电压矢量的作用时间与作用次序，具体方法为：
6.一种npc三电平多管容错型整流器的控制系统，其特征在于，实施权利要求3-5任一项所述的npc三电平多管容错型整流器的控制方法，实现npc三电平多管容错型整流器的控制。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实施权利要求3-5任一项所述的npc三电平多管容错型整流器的控制方法，实现npc三电平多管容错型整流器的控制。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实施权利要求3-5任一项所述的npc三电平多管容错型整流器的控制方法，实现npc三电平多管容错型整流器的控制。
