[发明专利]基于开关频率的两电平PWM整流器容错控制方法

说明书

本发明公开了一种基于开关频率的两电平PWM整流器容错控制方法，选择扇区划分方式进行扇区划分；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；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；调整受故障开关管影响扇区的基本电压矢量作用时间；确定三相开关管的导通时间；提高三角载波的频率，使三相电流总畸变率达到系统电流输入要求；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，完成频率容错控制。本发明能够在精准补偿故障开关管影响的扇区时，减小电流轨迹圆的脉动、增加控制器的控制精度、提高软件容错控制效果。

技术领域

本发明涉及功率变换与控制技术，具体涉及一种基于开关频率的两电平PWM整流器容错控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，三相两电平PWM整流器具有正弦化的输入电流、能量双向流动、可调的直流电压，在海上风力发电、新能源电动汽车等中、大功率场合领域得到广泛应用。由于多数情况下整流器需要在恶劣的工业环境下长时间不间断工作，再加上功率开关管的不可靠性、控制不当等因素，导致整流器故障不可避免。为了避免重大事故和减少故障停机时间，尽可能恢复故障前的性能，必须要对系统进行容错控制。

现有的三相两电平PWM整流器容错方式分为硬件容错控制和软件容错控制两大类，其中软件容错的方式能够当开关管发生故障时，通过改变系统运行策略和控制参数，对故障进行容错处理，不需要改变系统现有硬件布局和添加冗余部件，利用原系统未故障器件最大程度恢复到故障前的运行状态。中国专利201510277790.2提出了三相桥式PWM整流器的容错控制方法，通过修正开关模式，对参考电压矢量实现修正，实现整流器的容错运行。上述方法并未针对故障开关管对每个扇区的影响进行精准的补偿，在不受开关管故障的扇区也进行了补偿，属于过补偿。论文《基于NCAV和电路等效替换的PWM整流器容错控制系统》提出了基于等效电路的PWM整流器的容错控制方法，该方法也没有针对故障开关管对每个扇区的影响进行精准的补偿，并且在多个故障矢量共同影响的扇区，并未进行补偿，属于欠补偿。论文《一种基于空间矢量控制的整流器容错控制方法》提出了一种基于空间矢量的整流器容错控制方法，该方法没有建立统一的扇区划分函数，无法实现对多个桥臂开关管故障进行容错控制，虽然可以实现单个开关管精确补偿，但未考虑故障开关管对系统的负面影响，容错控制的效果不是最佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于开关频率的两电平PWM整流器容错控制方法，能够使容错控制系统在开关管故障所影响扇区进行精准补偿的基础上，通过提高开关频率的方法进一步降低故障开关管带来的负面影响。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于开关频率的两电平PWM整流器容错控制方法，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、根据受故障开关管影响的扇区、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的基本电压矢量作用时间；

步骤5、根据基本电压矢量的作用时间和扇区受故障开关管影响的情况，确定三相开关管的导通时间；

步骤6、根据系统正常运行时的开关频率，提高三角载波的频率，使三相电流总畸变率达到系统电流输入要求；

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，完成频率容错控制。