[发明专利]ANPC三电平逆变器单开关管开路故障的主动容错控制方法

说明书

本发明涉及一种ANPC三电平逆变器单开关管开路故障的主动容错控制方法，包括以下步骤：1)建立ANPC三电平逆变器状态空间模型：2)根据ANPC三电平逆变器拓扑结构，获取功率开关管发生开路故障后的三相故障特征信号f；3)根据功率开关管发生开路故障后的三相故障特征信号f设计滑模控制器；4)设计SVPWM容错控制模块，并进行ANPC三电平逆变器单开关管开路故障的主动容错控制。与现有技术相比，本发明具有提高动稳态性能和鲁棒性、容错控制快速、准确、易实现、应用方便、通用性强等优点。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种ANPC三电平逆变器单开关管开路故障的主动容错控制方法。

背景技术

随着我国新能源发电、高速电气化铁路等领域电力电子技术的快速发展，多电平逆变器得到了广泛应用，其中ANPC三电平逆变器因其性能稳定、对损耗的平衡控制更加灵活等优点已逐渐成为多电平逆变器的主流。然而与两电平逆变器相比，其拓扑结构和控制方式都更为复杂，内部器件发生故障的概率大大增加；尤其对其中最易发生开路故障的功率开关管而言，若发生故障后不能及时处理，将影响系统整体输出性能，甚至导致系统瘫痪，严重时可能导致人身伤亡。因此研究ANPC三电平逆变器的容错技术具有重要的现实意义。

目前不少学者对三电平逆变器的容错控制进行了研究：邱世广、李思光针对逆变器的器件故障较难准确定位的问题，提出了一种三电平NPC逆变器四桥臂容错拓扑；周朋飞、陈权等学者以T型三电平逆变器为对象，对其发生开路故障后的容错控制策略进行了分析；付文轩、张鹏等学者针对ANPC三电平变换器拓扑结构的特点，提出了功率器件开路下的容错控制策略。以上方法多为结构固定单一的被动容错控制或需要外加冗余设备的硬件冗余控制，对拓扑结构复杂的ANPC三电平逆变系统很难有较好的控制效果，且冗余器件的投入，进一步增加了逆变器的体积和成本，提高了系统复杂性，降低了可靠性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种ANPC三电平逆变器单开关管开路故障的主动容错控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种ANPC三电平逆变器单开关管开路故障的主动容错控制方法，该方法包括以下步骤：

1)建立ANPC三电平逆变器状态空间模型：

2)根据ANPC三电平逆变器拓扑结构，获取功率开关管发生开路故障后的三相故障特征信号f；

3)根据功率开关管发生开路故障后的三相故障特征信号f设计滑模控制器；

4)设计SVPWM容错控制模块，并进行ANPC三电平逆变器单开关管开路故障的主动容错控制。

所述的步骤1)中，ANPC三电平逆变器状态空间模型为：

x＝[i_a i_b i_c]^T

u＝[u_an u_bn u_cn]^T

y＝[i_a i_b i_c]^T

A＝diag(-R/L,-R/L,-R/L)

B＝diag(L,L,L)

C＝diag(1,1,1)

f＝[f_a f_b f_c]^T