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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明公开了一种用于单相三电平中点箝位级联逆变器的容错控制方法，其包括以下步骤：获取单相三电平中点箝位级联逆变器中单模块逆变器的电平系数矩阵；获取单模块逆变器在正常运行情况下的合成矢量矩阵及其对应的输出电平矩阵；获取单模块逆变器中单个器件故障和部分双管故障对单模块逆变器合成矢量矩阵及输出电平矩阵的影响；确定可进行容错操作的故障类型；根据得到的影响和实际需求，为可进行容错操作的故障类型进行容错控制。本发明为单相三电平中点箝位级联逆变器提供了冗余能力，保证故障容错后系统仍能够维持额定运行，解决了软件容错后系统输出能力下降的问题。

主权项：1.一种用于单相三电平中点箝位级联逆变器的容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取单相三电平中点箝位级联逆变器中单模块逆变器的电平系数矩阵；S2、通过单模块逆变器中对应桥臂的输出电平矢量替换单模块逆变器的电平系数矩阵中的桥臂开关组合，得到单模块逆变器在正常运行情况下的合成矢量矩阵，及其对应的输出电平矩阵；S3、获取单模块逆变器中单个器件故障对单模块逆变器合成矢量矩阵及输出电平矩阵的影响，并获取单模块逆变器中部分双管故障对单模块逆变器合成矢量矩阵及输出电平矩阵的影响；S4、确定可进行容错操作的故障类型；S5、根据步骤S3得到的影响和实际需求，为可进行容错操作的故障类型进行容错控制；其中单相三电平中点箝位级联逆变器包括N个级联的单模块逆变器，每个单模块逆变器包括a桥臂和b桥臂；a桥臂中包含上桥臂外侧开关器件Sa1、上桥臂内侧开关器件Sa2、下桥臂内侧开关器件Sa3、下桥臂外侧开关器件Sa4，以及箝位二极管Da1和箝位二极管Da2；b桥臂包含上桥臂外侧开关器件Sb1、上桥臂内侧开关器件Sb2、下桥臂内侧开关器件Sb3、下桥臂外侧开关器件Sb4，以及箝位二极管Db1和箝位二极管Db2；步骤S1中单相三电平中点箝位级联逆变器中单模块逆变器的电平系数矩阵的表达式为： 其中表示单模块逆变器中a桥臂的电平系数矩阵的转置，，、和表示a桥臂产生各输出电平所对应的开关组合；表示单模块逆变器中b桥臂的电平系数矩阵，，、和表示b桥臂产生各输出电平所对应的开关组合；，，，x={a,b}；k用于表示桥臂输出电流方向，当电流流出对应桥臂时k取值为1，当电流流入对应桥臂时k取值为0；表示对k取反；步骤S2的具体方法为：通过单模块逆变器中对应桥臂的输出电平矢量替换单模块逆变器的电平系数矩阵中的桥臂开关组合，得到a桥臂的矢量矩阵，以及b桥臂的矢量矩阵；根据a桥臂的矢量矩阵和b桥臂的矢量矩阵获取单模块逆变器在正常运行情况下的合成矢量矩阵的表达式为： 其中为a桥臂的矢量矩阵的转置；、和分别对应直流侧电平E、0、-E的矢量；E表示单模块逆变器直流侧单个电容器的电压；单模块逆变器对应的输出电平矩阵的表达式为： 其中表示矢量不进行选取；在步骤S3中：若a桥臂上桥臂外侧开关器件Sa1发生开路故障，则桥臂驱动信号将由正常情况下的[1100]变为[0100]，故障后2E电平缺失，电平系数矩阵变为： 故障前后单模块逆变器合成矢量矩阵与输出电平矩阵的变化情况分别为： ；若a桥臂上桥臂内侧开关器件Sa2发生开路故障，则桥臂驱动信号将由正常情况下的[1100]和[0110]变为[1000]和[0010]，故障后正半周期的输出电平2E、E全部缺失，单模块逆变器的电平系数矩阵变为： 其中I表示电流；故障前后单模块逆变器合成矢量矩阵与输出电平矩阵的变化情况为： ；其中表示变化；表示矢量的电流方向为正；表示矢量的电流方向为负；若a桥臂下桥臂内侧开关器件Sa3发生开路故障，故障后负半周期的输出电平-2E、-E全部缺失，故障前后单模块逆变器合成矢量矩阵与输出电平矩阵的变化情况为： ；若a桥臂下桥臂外侧开关器件Sa4发生开路故障，故障后-2E电平缺失，故障前后单模块逆变器合成矢量矩阵与输出电平矩阵的变化情况为： 。

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