[发明专利]基于扇区缓冲的两电平PWM整流器容错控制方法

权利要求书

1.基于扇区缓冲的两电平PWM整流器容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、选择扇区划分方式进行扇区划分；

步骤1的扇区划分方式包括八扇区和十二扇区两种，两种扇区划分的具体过程为：

(1)采用八扇区划分方式

定义六个变量：

式中，U_α、U_β为α、β两相静止坐标系下的电压分量；

定义符号函数：

式中，i＝A，B，C，D，E，F；

由于a、b、c三个桥臂故障对应着不同划分扇区坐标系，为了能够精准的对故障扇区进行容错控制，这里定义三个扇区划分坐标系函数N_a,N_b,N_c；

令N_a＝H(A)+H(B)+4H(C)+3H(D)

令N_b＝4G(B)+3G(C)+G(D)+H(E)

令N_c＝3H(B)+H(C)+4H(D)+H(F)

通过表1确定计算值N_a,N_b,N_c与实际扇区编号之间存在的对应关系

表1计算值N_a,N_b,N_c与扇区对应关系

扇区编号	I	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	V	Ⅳ	Ⅶ	Ⅷ
a]]>	6	2	4	3	7	5	1	8
b]]>	2	4	3	7	5	6	1	8
c]]>	4	3	7	5	6	2	1	8

根据α、β两相静止坐标系下的参考电压分量确定旋转参考矢量V_ref^*，当旋转参考矢量V_ref^*旋转一周，得到计算值N_a的变化顺序为：6→2→1→4→3 →7→8；计算值N_b的变化顺序为2→1→4→3→7→8→5→6；计算值N_c的变化顺序为4→3→7→8→5→6→2→1；

根据故障开关管的位置选择不同的扇区划分函数，当a相桥臂开关管故障选择扇区划分函数N_a，通过N_a的变化顺序确定实际扇区编号的变化顺序，即得八扇区的划分；当b相桥臂开关管故障选择扇区划分函数N_b，通过N_b的变化顺序确定实际扇区编号的变化顺序，即得八扇区的划分；当c相桥臂开关管故障选择扇区划分函数N_c，通过N_c的变化顺序确定实际扇区编号的变化顺序，即得八扇区的划分；

(2)采用十二扇区划分方式

定义六个变量：

式中，U_α、U_β为α、β两相静止坐标系下的电压分量；

定义符号函数：

式中，i＝A，B，C，D，E，F；

令N＝sign(A)+sign(B)+2sign(C)+2sign(D)+4sign(E)+3sign(F)

通过表2确定计算值N与实际扇区编号之间存在的对应关系；

表2计算值N与扇区对应关系

计算值N	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
扇区编号	Ⅷ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅶ	Ⅳ	Ⅸ	Ⅻ	I	Ⅹ	Ⅵ	V	Ⅺ

根据α、β两相静止坐标系下的参考电压分量确定旋转参考矢量V_ref^*，当旋转参考矢量V_ref^*旋转一周，计算值N的变化顺序为：8→4→2→1→3→6→5→9→11→12→10→7→8，即实际扇区编号的变化顺序，即得十二扇区的划分；

步骤2、根据故障开关管的位置，确定故障开关管对各扇区的影响及故障前后基本电压矢量的变化；

步骤3、确定各扇区的基本电压矢量，以及故障前基本电压矢量的作用时间；

步骤4、选择参考电压旋转矢量从故障扇区过渡到正常扇区的正常扇区为缓冲扇区；

步骤5、根据故障基本电压矢量的变化及故障前基本电压矢量的作用时间，调整受故障开关管影响扇区和缓冲扇区的基本电压矢量作用时间；

调整受故障开关管影响扇区的基本电压矢量作用时间的具体方法为：

(1)采用八扇区划分方式

对于仅有零矢量影响且零矢量没有同时故障的扇区，用正常零矢量代替故障零矢量，即设置正常零矢量的作用时间为T₀，实现该扇区的容错控制；

对于受多个故障电压矢量共同影响且零矢量没有同时故障的扇区，使用正常零矢量代替故障零矢量，完成对零矢量的补偿，使用没有故障的有效矢量，基于补偿原则计算有效矢量作用时间重新合成参考电压旋转矢量V_ref^*，实现该扇区的容错控制，所述补偿原则包括映射法、等轴分量法和等模法；

(2)采用十二扇区划分方式

对于仅有零矢量影响且零矢量没有同时故障的扇区，用正常零矢量代替故障零矢量，即设置正常零矢量的作用时间为T₀，实现该扇区的容错控制，T₀为故障前零矢量的作用时间；

对于受多个故障电压矢量共同影响且零矢量没有同时故障的扇区，使用正常零矢量代替故障零矢量，使用没有故障的有效矢量，基于补偿原则计算有效矢量作用时间重新合成参考电压旋转矢量V_ref^*，实现该扇区的容错控制，所述补偿原则包括映射法、等轴分量法和等模法；

对于零矢量同时故障的扇区，由于在该扇区内没有正常零矢量，无法对输出矢量进行调节，参考电压旋转矢量V_ref^*输出模值达到最大，此扇区无法进行容错控制；

对于多个故障矢量共同影响且零矢量同时故障的扇区，由于在该扇区内没有正常零矢量，无法对输出矢量进行调节，参考电压旋转矢量V_ref^*输出模值达到最大，此扇区无法进行容错控制；

调整缓冲扇区的基本电压矢量作用时间的具体方法为：在缓冲扇区中控制故障零矢量正常化时的矢量作用时间，在缓冲扇区内使用未发生故障的零矢量代替周期性故障的零矢量，同时保证改变前后缓冲扇区内的参考电压旋转矢量保持一致，计算有效矢量的补偿时间；

步骤6、根据基本电压矢量的作用时间和扇区类型，确定三相开关管的导通时间；

步骤7、将开关管导通时间与三角载波进行调制，确定开关管PWM脉冲，确定开关管通断，完成缓冲容错控制。