雙三電平逆變器容錯控制策略研究.pdf

1、電機調(diào)速系統(tǒng)在礦井提升機、電動汽車等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用，其可靠性直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全運行。但調(diào)速系統(tǒng)中的變流器及其驅(qū)動電路較容易發(fā)生故障，其可靠性問題始終無法有效解決。雙三電平逆變器具有輸出電壓等級高，輸出電平數(shù)較多，以及容錯能力強等優(yōu)點，本文以雙三電平逆變器拓撲為研究對象，對其容錯控制、中點電位平衡、死區(qū)補償、共模電壓抑制、矢量控制等方面內(nèi)容進行了深入研究。
　　本文分析雙三電平逆變器拓撲換流情況，根據(jù)開關(guān)器件的不同導通關(guān)斷

2、組合歸納出五種不同的輸出狀態(tài)；求解空間電壓矢量表達式，繪出空間電壓矢量圖；探討死區(qū)效應(yīng)和死區(qū)補償，給出時間補償和電壓補償兩種具體補償方法；分析開繞組電機數(shù)學模型及矢量控制原理，給出矢量控制基本框圖。
　　針對任意開關(guān)器件開路，本文采用一種線電壓坐標系容錯算法，該算法使用不產(chǎn)生零序電壓和共模電壓的零共模電壓矢量，通過調(diào)整平衡因子實現(xiàn)中點電位平衡，由于故障時開關(guān)器件導通順序不具備正常運行時的對稱性，本文改變故障時開關(guān)器件導通規(guī)則，使之

3、滿足容錯運行要求。針對任意橋臂故障，本文采用一種雙三電平逆變器共母線容錯拓撲，在開繞組電機各繞組與直流側(cè)中點之間連接6個雙向晶閘管，當逆變器任意一個橋臂短路或開路故障時，切除該橋臂，利用60°坐標系容錯算法使系統(tǒng)容錯運行。上述故障時，雙三電平逆變器最大輸出電壓下降為正常運行時一半。通過仿真對線電壓坐標系容錯算法和60°坐標系容錯算法進行驗證，仿真結(jié)果證明了容錯算法和死區(qū)補償方法的正確性。
　　針對雙三電平逆變器獨立母線拓撲，改進任

4、意一側(cè)逆變器故障容錯拓撲，使系統(tǒng)從正常運行迅速切換至容錯運行。將雙向晶閘管引入獨立母線拓撲，使任意雙橋臂故障時系統(tǒng)仍能降額運行，與單純切除一側(cè)逆變器的方法相比，本方法可實現(xiàn)兩逆變器同時故障時的容錯運行，擴大了容錯范圍。雙三電平逆變器獨立母線容錯拓撲同樣適用單橋臂故障，此時，容錯時額定轉(zhuǎn)速達到原額定轉(zhuǎn)速的3/4，可應(yīng)用于對轉(zhuǎn)速要求較高的場合。
　　基于雙三電平逆變器拓撲實驗平臺對本文所提容錯控制策略進行了實驗驗證。證明了容錯控制策略