[发明专利]共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法

权利要求书

1.一种共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法，其特征在于：共直流母线双三电平逆变器包括双三电平逆变器以及六个双向晶闸管：双向晶闸管TR1、双向晶闸管TR2、双向晶闸管TR3、双向晶闸管TR4、双向晶闸管TR5、双向晶闸管TR6，六个双向晶闸管分别与共直流母线的双三电平逆变器的六个桥臂直流侧中点连接，当双三电平逆变器中某桥臂故障时，通过导通相应桥臂连接的双向晶闸管即可进行拓扑重构，在零共模电压矢量调制策略的基础上，将一侧三电平逆变器通过拓扑重构变为三相八开关拓扑，通过将容错后剩余的各扇区零共模电压矢量的作用时间确认确定各零共模电压矢量的作用顺序，从而成脉冲序列的输出，实现共直流母线双三电平逆变器任意桥臂故障容错，同时系统零序电压为零；

使用的共直流母线双三电平逆变器包括相互连接的逆变器Ⅰ和逆变器Ⅱ，逆变器Ⅰ包含桥臂A1、桥臂B1、桥臂C1，逆变器Ⅱ包含桥臂A2、桥臂B2、桥臂C2；其中，桥臂A1通过双向晶闸管TR1和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；桥臂B1通过双向晶闸管TR2和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；桥臂C1通过双向晶闸管TR3和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；桥臂A2通过双向晶闸管TR4和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；桥臂B2通过双向晶闸管TR5和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；桥臂C2通过双向晶闸管TR6和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；

其容错方法具体为：

步骤1)当双三电平逆变器无故障发生时，六个双向晶闸管均处于断开状态；当双三电平逆变器中某桥臂故障时，与发生故障桥臂连接的双向晶闸管自行导通进行拓扑重构，实现桥臂的自动容错，此时故障桥臂的矢量状态为‘0’；

步骤2)选取故障桥臂的矢量状态为‘0’的零共模电压矢量合成参考电压矢量；

步骤3)将步骤2获得的参考电压矢量分解到α-β两相静止坐标系；

步骤4)将步骤2获得的参考电压矢量生成零共模电压矢量图，然后将该零共模电压矢量图分解到两相静止坐标系并划分为六个矢量扇区：扇区1、扇区2、扇区3、扇区4、扇区5、扇区6；

步骤5)根据参考电压矢量所在的扇区，运用平行四边形法则计算扇区1-扇区6中各零共模电压矢量的作用时间；

步骤6)通过各零共模电压矢量的作用时间确定各零共模电压矢量的作用顺序，从而完成脉冲序列的输出，实现桥臂容错控制。

2.根据权利要求1所述的共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法，其特征在于步骤1)中当双三电平逆变器系统出现桥臂故障时通过导通相应的双向晶闸管实现拓扑重构：

A1故障时，开通双向晶闸管TR1使故障桥臂侧绕组和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；B1故障时，开通双向晶闸管TR2使故障桥臂侧绕组和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；桥臂C1故障时，开通双向晶闸管TR3使故障桥臂侧绕组和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；桥臂A2故障时，开通双向晶闸管TR4使故障桥臂侧绕组和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；桥臂B2故障时，开通双向晶闸管TR5使故障桥臂侧绕组和双三电平逆变器系统直流侧中点连接；桥臂C2故障时，开通双向晶闸管TR6使故障桥臂侧绕组和双三电平逆变器系统直流侧中点连接。

3.根据权利要求2所述的共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法，其特征在于：故障桥臂经过对应的双向晶闸管连接至双三电平逆变器的直流侧中点，所以故障桥臂的矢量状态为‘0’，即只有故障桥臂的矢量状态为‘0’的零共模电压矢量被用来进行矢量合成。

4.根据权利要求1所述的共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法，其特征在于：利用式(1)将参考电压矢量U_ref分解到α-β两相静止坐标系：

式中：θ是参考电压矢量U_ref与两相静止坐标系中α轴的夹角；u_α是参考矢量U_ref在两相静止坐标系中α轴的投影，u_β是参考矢量U_ref在两相静止坐标系中β轴的投影。