[发明专利]基于矢量钳位调制策略的双三电平逆变器拓扑的容错控制方法

权利要求书

1.一种基于矢量钳位调制策略的双三电平逆变器拓扑的容错控制方法，涉及的双三电平逆变器系统包括逆变器Ⅰ和逆变器Ⅱ，其中逆变器Ⅰ包含桥臂A1、桥臂B1和桥臂C1；逆变器Ⅱ包含桥臂A2、桥臂B2和桥臂C2，其特征在于：桥臂A1通过双向晶闸管TR1与系统中点连接，桥臂B1通过双向晶闸管TR2与系统中点连接，桥臂C1通过双向晶闸管TR3与系统中点连接，桥臂A2通过双向晶闸管TR4与系统中点连接，桥臂B2通过双向晶闸管TR5与系统中点连接，桥臂C2通过双向晶闸管TR6与系统中点连接；

步骤1)当逆变器Ⅰ和逆变器Ⅱ无故障发生时所有双向晶闸管均处于断开状态，当逆变器Ⅰ和逆变器Ⅱ出现开关管故障时，通过开启故障开关管所在相的双向晶闸管实现容错控制；

步骤2)把故障相矢量钳位在0电平，利用故障相矢量为0电平的剩余矢量进行矢量合成，确定拓扑重构后的剩余矢量；

步骤3)将预知的参考电压矢量U_ref分解到α-β坐标系；

步骤4)划分拓扑重构后剩余矢量的扇区，利用部分剩余矢量构成的电压空间矢量图被分为12个大扇区并进行编号，每个大扇区通过边界线被分成2个区域Z1和Z2；

步骤5)从剩余电压空间矢量图中选取逆变器Ⅰ和逆变器Ⅱ的可用矢量，用以实现减少系统开关损耗；选取可用矢量的原则：当参考矢量U_ref位于大扇区1，3，5，7，9，11时，逆变器Ⅰ的矢量U_ref1处于钳位状态，逆变器Ⅱ的矢量U_ref2进行矢量合成；当参考矢量U_ref位于大扇区2，4，6，8，10，12时，逆变器Ⅱ的矢量U_ref2处于钳位状态，逆变器Ⅰ的矢量U_ref1进行矢量合成；

步骤6)以第1大扇区的区域Z1为例，此时逆变器Ⅰ钳位于onn状态，逆变器Ⅱ进行矢量合成，通过计算逆变器Ⅱ的众多基本矢量的时间，从而合成逆变器Ⅱ矢量U_ref2，逆变器Ⅱ矢量U_ref2的各个矢量的输出序列就是容错控制方法的实现过程，减少了开关损耗并实现系统中点的电位控制；第1大扇区的区域Z2，以及其它各个大扇区的区域Z1和Z2以此类推，方案完全相同。

2.根据权利要求1所述的基于矢量钳位调制策略的双三电平逆变器拓扑的容错控制方法，其特征在于步骤2)中当逆变器Ⅰ和逆变器Ⅱ出现故障时通过开启对应的双向晶闸管进行拓扑重构：

当桥臂A1或桥臂A2上的开关管发生故障时，封锁桥臂A1和桥臂A2上的所有开关管的脉冲信号，并且开通双向晶闸管TR1和TR4，实现拓扑重构；当桥臂B1或桥臂B2上的开关管发生故障时，封锁桥臂B1和桥臂B2上的所有开关管的脉冲信号，并且开通双向晶闸管TR2和TR5，实现拓扑重构；当桥臂C1或桥臂C2上的开关管发生故障时，封锁桥臂C1和桥臂C2上的所有开关管的脉冲信号，并且开通双向晶闸管TR3和TR6，实现拓扑重构。

3.根据权利要求2所述的基于矢量钳位调制策略的双三电平逆变器拓扑的容错控制方法，其特征在于：把故障相矢量钳位在0电平，利用故障相矢量为0电平的剩余矢量进行矢量合成；为使扇区便于划分以及对称性原则，仅选取部分剩余矢量进行矢量合成。

4.根据权利要求1所述的基于矢量钳位调制策略的双三电平逆变器拓扑的容错控制方法，其特征在于：利用下式将参考矢量U_ref分解到α-β坐标系：

式中：θ是参考矢量U_ref与α轴的夹角，u_α是参考矢量U_ref在α轴的投影，u_β是参考矢量U_ref在β轴的投影。

5.根据权利要求4所述的基于矢量钳位调制策略的双三电平逆变器拓扑的容错控制方法，其特征在于剩余矢量构成的空间电压矢量图被分为12个大扇区，利用以下公式获得将每个大扇区被分成Z1和Z2两个区域的边界线：

式中：U_dc/2为直流侧电压。