[发明专利]一种共母线双端级联式五电平逆变器的容错调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种逆变器容错调制方法，特别涉及一种共母线双端级联式五电平逆变器的容错调制方法。

背景技术

双端三相开绕组电机具有输出电压等级高，输出电平数较多，以及容错能力强等优点，是一种很有应用前景的拓扑，而容错能力在提升机、铁路牵引、船舶驱动等关键传动场合非常重要。目前，国内外对开绕组电机双端级联式拓扑进行了一定研究，由于开绕组电机的定子绕组打开，双端级联式五电平逆变器的共模电压和零序电压与单逆变器有所不同，双端级联式变换器采用共母线结构时存在较大的零序电压，零序电压会造成很大的环流，引起负载电流畸变。

现有技术中，有提及对共母线双端级联式三电平逆变器处于开关器件触发丢失故障时的容错控制进行了较深研究，文中提出“机会状态”的概念，即由于电机电感储能产生的额外瞬时状态，据此实现了系统最多6个开关器件触发丢失时的容错运行；也有采用基于参考电压分解的简化SVPWM方法，对独立母线结构的双端级联式五电平逆变器进行调制，提出一种五电平SVPWM容错调制方法，在故障时切除一侧逆变器，使用单侧逆变器驱动开绕组电机，不能实现两台逆变器故障时的容错运行，同时，开关切换复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，避免对电机造成损坏，提高输出电压电压电流波形质量的共母线双端级联式五电平逆变器的容错调制方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种共母线双端级联式五电平逆变器的容错调制方法，其特点是，其步骤为，(1)将电机的定子绕组打开，定子绕组的两端由两个完全相同的逆变器供电，两个逆变器共用一套直流母线，形成共母线双端级联式五电平拓扑；

(2)为了保证共母线双端级联式五电平拓扑中逆变器的参考电压矢量轨迹为圆，当逆变器中的某一开关器件发生短路故障时，逆变器最大输出电压下降为原来的一半，使用共母线双端级联式五电平拓扑的内六边形可用开关状态合成参考电压矢量；

(3)根据零共模电压矢量分布特点，将传统坐标轴逆时针旋转π/6得到新坐标轴，传统坐标系下逆变器的参考电压矢量，经旋转变换后，得到新坐标系下逆变器的参考电压矢量；

(4)对新坐标系下逆变器的参考电压矢量标幺化后，获得标幺化坐标，对标幺化坐标上下取整和比较，得到距离标幺化坐标最近的3个电压矢量，即为3个合成电压矢量，根据3个合成电压矢量和占空比的定义，得到3个合成电压矢量的作用时间；

(5)根据步骤(4)所选定的3个合成电压矢量，加入平衡因子，调整步骤

(4)得到的3个合成电压矢量的作用时间，实现中点电位平衡；

(6)根据步骤(4)得到的3个合成电压矢量及步骤(5)调整得到的作用时间，兼顾逆变器自身状态控制要求，确定与合成电压矢量相对应的输出开关状态及作用顺序，实现逆变器故障后的容错运行。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，其步骤为，

(1)将电机的定子绕组打开，定子绕组的两端由两个完全相同的逆变器供电，两个逆变器共用一套直流母线，形成共母线双端级联式五电平拓扑；

(2)为了保证共母线双端级联式五电平拓扑中逆变器的参考电压矢量轨迹为圆，当逆变器中的某一开关器件发生短路故障时，逆变器最大输出电压下降为原来的一半，仅使用共母线双端级联式五电平拓扑的内六边形可用开关状态合成参考电压矢量；

(3)根据零共模电压矢量分布特点，在传统60°坐标轴基础上逆时针旋转π/6，所得新60°坐标轴为g′、h′，设参考电压矢量V_ref在传统60°坐标轴的α-β坐标系下的坐标为(V_α,V_β)，在g′-h′坐标系下的坐标为(V_g′,V_h′)，两种坐标系的变换公式为

(4)设标幺化后的参考电压矢量坐标，即标幺化坐标为(v_rg′,v_rh′)，对其上下取整，获得距离标幺化坐标最近的4个电压矢量，

式中，ceil表示对参考电压矢量向上取整，floor表示对参考电压矢量向下取整，