[发明专利]单相电压源多电平逆变器滞环SVPWM可重构容错控制方法

说明书

本发明提供一种单相电压源多电平逆变器滞环SVPWM可重构容错控制方法，涉及输配电技术领域。该方法首先构建单相多电平电压源逆变器，并将逆变器的跟踪误差控制在滞环范围内；当故障发生前非故障状态下的电流跟踪控制算法选取的电压矢量为非故障矢量时，该电压矢量即为逆变器最终输出矢量；当选取的电压矢量为故障矢量时，则进行电压矢量替代；根据电流跟踪误差，优先选择位置重合的冗余电压矢量进行等效替代；如果没有位置重合的冗余电压矢量，则选择位置和作用效果最接近的其它非故障矢量，控制逆变器实际输出电流的升降，从而跟踪参考电流，实现容错控制。该方法可以在逆变器单管和大多数双管开路故障情况下，保证逆变器继续稳定工作。

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种单相电压源多电平逆变器滞环SVPWM可重构容错控制方法。

背景技术

电流跟踪型多电平逆变器在光伏并网、中高压电力系统有源滤波和无功补偿等场合广泛应用；随着太阳能电池等技术的发展和成本的降低，采用多个独立直流电源的多电平逆变结构具有经济性强的特点；电平数的增加有利于提高逆变器输出电压等级，符合目前比较流行的“硅进铜退”的设计理念。

然而，由于多电平逆变器中的功率开关器件数量相对较多，因此发生故障的几率也会大很多。一旦发生故障，如果不采取容错控制，将会对电网和负载造成很大冲击。

多电平逆变器的容错控制方法可以分为硬件法和软件法2类。硬件法通常需要在多电平逆变器拓扑结构中增加备用单元或其它辅助模块，在此基础上实现容错控制。文献“Reconfigurable multilevel inverter with fault-tolerant ability”在级联逆变器的负载侧增加了一个附加模块，该结构可以根据不同故障模式，灵活的进行结构重组，实现故障容错。

软件法不需要改变多电平逆变器的拓扑结构，而是通过控制算法实现容错控制；能够节约硬件成本，简化系统结构。主要包括以下3种：

一是屏蔽故障单元，并降容量运行。该类方法比较适合级联逆变器。为了保证三相输出电压的对称性，除了短接故障单元外，通常还将另外两相中与故障单元相对应的非故障单元也屏蔽。因此部分非故障单元没能得到充分利用，存在硬件资源的浪费。文献“A newfault-tolerant strategy based on a modified selective harmonic technique forthree-phase multilevel converters with a single faulty cell”以七电平级联逆变器为例，证明该类容错方法中，逆变器输出线电压幅值由故障前的5.19V_dc，下降到故障后的3.46V_dc，其中V_dc为级联单元直流侧电压。

二是中性点偏移法，其实质是注入一个基本零序电压，该方法可以在仅旁路故障单元的情况下获得最大的对称线电压；但中性点偏移法容易引起低次电压谐波升高。文献“Control Method for Cascaded H-Bridge Inverter With Faulty Cells Based onDifferential PWM”提出一种差补调制方式，在实现容错运行的同时，还可以降低由中性点偏移引起的电压谐波。然而，当负载功率因数较低时，注入的零序电压可能导致实际功率回流，造成直流侧电压升高，甚至超出设定的范围。