多故障容錯(cuò)功能的新型逆變器拓?fù)溲芯?可靠性模型分析

4.2 多功率管故障下電路容錯(cuò)的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于兩個(gè)功率管同時(shí)故障，當(dāng)兩個(gè)故障功率管位于同一橋臂時(shí)，情況與單管故障相同，下面對(duì)雙管故障的其他幾種情況進(jìn)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(gè)功率管分別位于a，b兩橋臂上，首先將a，b兩臂從主拓?fù)渲星谐?，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(fù)端同時(shí)接至O2點(diǎn);②故障功率管位于上、下部的互補(bǔ)橋臂。以兩個(gè)功率管分別位于a，A兩橋臂為例進(jìn)行分析，這種情況較為復(fù)雜，不僅要重構(gòu)拓?fù)?，且要?duì)相關(guān)橋臂的控制信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)切換，但無(wú)需改變控制器結(jié)構(gòu);③故障功率管位于上、下部非互補(bǔ)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(wú)需重構(gòu)。

當(dāng)三個(gè)故障功率管位于兩個(gè)橋臂時(shí)，與雙管故障情況相同。此處對(duì)三管分別位于三臂的情況進(jìn)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?fù)渲貥?gòu)帶來(lái)的干擾，將a，b，c的變壓器輸入負(fù)端均接至O2。

5 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

以圖1為例進(jìn)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(shí)三相輸出電壓u和相對(duì)誤差ue波形;圖2b為單管故障后，主拓?fù)渲貥?gòu)但無(wú)變結(jié)構(gòu)干擾抑制策略時(shí)的三相輸出電壓波形中點(diǎn)電位uC，由于較強(qiáng)的電磁干擾，三相電壓嚴(yán)重失衡;圖2c為逆變器單管故障通過(guò)主拓?fù)渲貥?gòu)及抗干擾處理后的三相電壓及相對(duì)誤差;圖 2d為雙管故障容錯(cuò)方案①的三相輸出電壓和相對(duì)誤差;圖2e為三管故障容錯(cuò)電壓及相對(duì)誤差。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于TMS3201F2407和EHC6Q240。三相電流檢測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，圖3a為正常狀態(tài)直接功率預(yù)測(cè)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(cuò)輸出電壓。

6 結(jié)論

這里提出一種新型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，正常工作時(shí)開(kāi)關(guān)管承受的關(guān)斷電壓可成倍降低，針對(duì)新拓?fù)潆娙葜悬c(diǎn)電位難以平衡的問(wèn)題，對(duì)拓?fù)溥M(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的電路對(duì)多管同時(shí)故障具有良好的容錯(cuò)性能，但僅通過(guò)主拓?fù)涞闹貥?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(cuò)后輸出電壓的品質(zhì)。