多故障容錯功能的新型逆變器拓撲研究 可靠性模型分析

4.2 多功率管故障下電路容錯的實現(xiàn)

對于兩個功率管同時故障，當兩個故障功率管位于同一橋臂時，情況與單管故障相同，下面對雙管故障的其他幾種情況進行分析研究：

①故障功率管位于上部的不同橋臂。假如故障的兩個功率管分別位于a，b兩橋臂上，首先將a，b兩臂從主拓撲中切除，兩臂的輸出分別切至A，B兩臂，將 a，b橋臂變壓器T1的輸入負端同時接至O2點;②故障功率管位于上、下部的互補橋臂。以兩個功率管分別位于a，A兩橋臂為例進行分析，這種情況較為復(fù)雜，不僅要重構(gòu)拓撲，且要對相關(guān)橋臂的控制信號進行適當切換，但無需改變控制器結(jié)構(gòu);③故障功率管位于上、下部非互補橋臂。若故障管位于a臂和B臂，切除故障橋臂后，將a臂的輸出切至A臂，B臂的輸出切至b臂，變壓器側(cè)無需重構(gòu)。

當三個故障功率管位于兩個橋臂時，與雙管故障情況相同。此處對三管分別位于三臂的情況進行分析，以a，b，c三臂故障為例，將橋臂a，b，c輸出分別切至A，B，C三臂，為減少拓撲重構(gòu)帶來的干擾，將a，b，c的變壓器輸入負端均接至O2。

5 仿真與實驗驗證

以圖1為例進行仿真，Udc=270 V，C=8 800μF，濾波電感L=100μH，濾波電阻R=25 mΩ，額定頻率為400 Hz。仿真結(jié)果如圖2所示，其中圖2a為逆變器正常工作時三相輸出電壓u和相對誤差ue波形;圖2b為單管故障后，主拓撲重構(gòu)但無變結(jié)構(gòu)干擾抑制策略時的三相輸出電壓波形中點電位uC，由于較強的電磁干擾，三相電壓嚴重失衡;圖2c為逆變器單管故障通過主拓撲重構(gòu)及抗干擾處理后的三相電壓及相對誤差;圖 2d為雙管故障容錯方案①的三相輸出電壓和相對誤差;圖2e為三管故障容錯電壓及相對誤差。

實驗平臺基于TMS3201F2407和EHC6Q240。三相電流檢測電路由電流傳感器、偏置電路和限幅電路組成。交流電壓采集電路包括交流電壓傳感器、偏置電路和限幅電路，交流電壓傳感器采用交流互感器，實驗結(jié)果如圖3所示，圖3a為正常狀態(tài)直接功率預(yù)測控制的逆變器三相輸出電壓，圖3b為單管故障后逆變器的容錯輸出電壓。

6 結(jié)論

這里提出一種新型逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，正常工作時開關(guān)管承受的關(guān)斷電壓可成倍降低，針對新拓撲電容中點電位難以平衡的問題，對拓撲進行了改進，改進后的電路對多管同時故障具有良好的容錯性能，但僅通過主拓撲的重構(gòu)難以保持逆變器良好的輸出，此處提出的變結(jié)構(gòu)干擾抑制策略可有效降低干擾，改善逆變器容錯后輸出電壓的品質(zhì)。