[发明专利]共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法

说明书

本发明公开了一种共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法，适用于双三电平逆变器系统桥臂故障容错。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，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。其方法简单，具有广泛的适用性。

技术领域

本发明涉及一种共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法，适用于双三电平逆变器系统桥臂故障容错。

背景技术

多电平逆变器系统由于输出电平数多，所以系统输出电压、电流波形更加接近于正弦波，电流谐波含量低，电力电子器件开关应力小，被广泛应用在电机调速、光伏发电等领域。共直流母线双三电平逆变器系统作为实现五电平的一种重要手段，目前被广泛研究。但是共直流母线双三电平逆变器系统由于开关器件太多，所以共直流母线双三电平逆变器系统可靠性低。但是开关器件多的优点是容错更加方便，而且共直流母线双三电平逆变器系统是由两套三电平NPC逆变器级联形成，具有冗余特性，所以共直流母线双三电平逆变器系统的容错控制策略也是研究的热点之一。

现有的技术之中，有的文献提出利用在系统中增加冗余桥臂的方式，当双逆变器系统故障时，将冗余桥臂接入系统实现容错控制。该方法是最简单的容错控制方法，但是增加冗余桥臂意味着系统成本和体积的增加，不利于实际生产。有的文献提出当共直流母线双三电平逆变器系统中某桥臂发生故障时，通过断开故障桥臂所在的逆变器，然后改变调制策略，使共直流母线双三电平逆变器系统变为普通三电平NPC系统实现容错控制。但是该方法的容错电路复杂，需要控制多路的断路器及开关器件。有的文献提出将故障桥臂所在的相切除，然后改变调制策略，将正常两相的相电流幅值变为原先的倍实现容错控制。但是该方法需要使正常两相的开关器件承受大于其额定的电流幅值，不利于系统可靠性。

发明内容

技术问题：针对现有技术的不足之处，提供一种共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法，提供一种简单有效的桥臂故障容错方法，通过选用零共模电压矢量调制策略，实现故障容错的同时系统共模电压消除。

技术方案：本发明的共直流母线双三电平逆变器桥臂故障容错方法，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’；