三电平逆变器的故障诊断与容错控制策略研究
发布时间：2021-08-07 06:06
与传统的两电平逆变器相比,三电平逆变器因具有功率器件电压应力低、波形频谱好、电压变化率小和波形畸变小等优点,因此被广泛应用于中高压、大功率电能变换与电力传动场合。但三电平逆变器的开关器件数目多,控制方法复杂,故障率显著增加,导致电路的可靠性降低,其中短路故障和开路故障最为常见。通常,在逆变电路中增加快速熔断器,在器件短路故障时,通过熔断熔断器将其转为开路故障。开路故障会导致功率器件过流,引发转矩减小、发热和绝缘损坏等问题,如不及时处理,会导致整个电路停止工作,引发重大事故,损失巨大。对于一些要求设备能够容错运行的场合,需要逆变系统具有较高的可靠性。因此,及时进行三电平逆变器的故障诊断以及容错控制的研究对于提高系统可靠性变得至关重要。首先,以中点箝位型（Neutral-Point-Clamped,NPC）三电平逆变器为对象,提出一种新颖的开关管开路故障诊断方法。选取开关状态、负载相电流及桥臂相电压作为故障特征,基于不同的电流流通路径,分析故障特征的变化情况,进而得出故障诊断依据。并通过MATLAB仿真证实该方法的可行性。与其它开关管开路故障诊断方法相比,该方法不需要复杂的算法,具有运算量...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
开关冗余型三电平容错拓扑
图 1-2 电压矢量图了维持逆变器在故障后的性能指标不变，文献[47,48]提如图 1-3(a)所示。该拓扑分别在 NPC 逆变器的每相桥臂。由图 1-3(a)可见，若 QA2 短路故障，且逆变器工作在A3、QA4 同时导通，形成短路回路将直流电容 C 2短接 C 1、Fa1、Ta1 短路，使熔断器 Fa1熔断，进一步避免直流臂工作在两电平状态，解决了输出电压降低的问题。
于 NPC 三电平逆变器的工作原理，实现对故障的分类，为后续的故障诊断础。介绍传统的 SVPWM 控制，并简单阐述逆变器中电容中点电压波动的的容错控制策略研究做了理论知识准备。C三电平逆变器的故障类型PC 逆变器的工作原理C 逆变器的主电路如图 2-1 所示。从图中可以看出，该拓扑结构为三相十。它主要包括 A、B、C 三相桥臂，每相桥臂包含 4 个开关管 Qi1-Qi4(i=A 12 个开关器件。每个开关管分别并联一个续流二极管，共 12 个二极管，i1-Di4 标记。此外，二极管 Di5 和 Di6 不仅可以对输入直流电压进行箝位 状态下为逆变电路提供电流流通路径，同时可以避免直流侧上电容 C 1和接。两个直流电容 C 1和 C 2的作用在于能够将直流端电压划分在不同的电可以将输入直流电压分为高、零、低三种电平，使逆变器输出三电平的相的线电压[53]。逆变器每相的负载相电流分别用aI 、bI 、cI 表示，输出端接
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于dSPACE的永磁同步电机低振动噪声控制策略[J]. 李晓华,雷轶,刘成健. 电机与控制应用. 2017(12)
[2]基于60°坐标系的两电平和NPC型三电平逆变器SVPWM算法研究[J]. 孙强,赵朝会,詹俊,夏莉. 电机与控制应用. 2017(06)
[3]基于dSPACE的永磁同步电机控制系统研究[J]. 李玉东,葛敬涛,易庚. 河南理工大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]ANPC三电平变换器开路故障容错控制研究[J]. 付文轩,张鹏,王羽,何凤有. 电力电子技术. 2017(03)
[5]60°坐标系下三电平逆变器SVPWM控制策略研究[J]. 陈晓鸥,许春雨,王枫明. 电工电能新技术. 2017(02)
[6]电动汽车驱动一体化系统牵引模式下逆变器的开路容错控制策略[J]. 孙鹤旭,张厚升. 电测与仪表. 2016(17)
[7]基于H桥变流器的IGBT开路故障诊断[J]. 韩丽,罗朋,汤家升,史丽萍,张晓蕾. 电工技术学报. 2016(16)
[8]基于载波实现的二极管钳位型三电平逆变器虚拟空间矢量脉宽调制方法[J]. 姜卫东,赵德勇,胡杨,潘俊. 电工技术学报. 2016(12)
[9]两电平与三电平NPC逆变器单桥臂故障重构拓扑SVPWM算法比较研究[J]. 刘勇超,葛兴来,冯晓云. 中国电机工程学报. 2016(03)
[10]模块化多电平变流器子模块故障容错控制策略[J]. 武文,吴学智,荆龙,李金科. 电网技术. 2016(01)
硕士论文
[1]三电平逆变器故障诊断与容错控制研究[D]. 王真.中国矿业大学 2015
[2]基于知识库的变流器故障诊断研究[D]. 陈昭宇.上海交通大学 2013
本文编号：3327231
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
开关冗余型三电平容错拓扑
图 1-2 电压矢量图了维持逆变器在故障后的性能指标不变，文献[47,48]提如图 1-3(a)所示。该拓扑分别在 NPC 逆变器的每相桥臂。由图 1-3(a)可见，若 QA2 短路故障，且逆变器工作在A3、QA4 同时导通，形成短路回路将直流电容 C 2短接 C 1、Fa1、Ta1 短路，使熔断器 Fa1熔断，进一步避免直流臂工作在两电平状态，解决了输出电压降低的问题。
于 NPC 三电平逆变器的工作原理，实现对故障的分类，为后续的故障诊断础。介绍传统的 SVPWM 控制，并简单阐述逆变器中电容中点电压波动的的容错控制策略研究做了理论知识准备。C三电平逆变器的故障类型PC 逆变器的工作原理C 逆变器的主电路如图 2-1 所示。从图中可以看出，该拓扑结构为三相十。它主要包括 A、B、C 三相桥臂，每相桥臂包含 4 个开关管 Qi1-Qi4(i=A 12 个开关器件。每个开关管分别并联一个续流二极管，共 12 个二极管，i1-Di4 标记。此外，二极管 Di5 和 Di6 不仅可以对输入直流电压进行箝位 状态下为逆变电路提供电流流通路径，同时可以避免直流侧上电容 C 1和接。两个直流电容 C 1和 C 2的作用在于能够将直流端电压划分在不同的电可以将输入直流电压分为高、零、低三种电平，使逆变器输出三电平的相的线电压[53]。逆变器每相的负载相电流分别用aI 、bI 、cI 表示，输出端接
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于dSPACE的永磁同步电机低振动噪声控制策略[J]. 李晓华,雷轶,刘成健. 电机与控制应用. 2017(12)
[2]基于60°坐标系的两电平和NPC型三电平逆变器SVPWM算法研究[J]. 孙强,赵朝会,詹俊,夏莉. 电机与控制应用. 2017(06)
[3]基于dSPACE的永磁同步电机控制系统研究[J]. 李玉东,葛敬涛,易庚. 河南理工大学学报(自然科学版). 2017(03)
[4]ANPC三电平变换器开路故障容错控制研究[J]. 付文轩,张鹏,王羽,何凤有. 电力电子技术. 2017(03)
[5]60°坐标系下三电平逆变器SVPWM控制策略研究[J]. 陈晓鸥,许春雨,王枫明. 电工电能新技术. 2017(02)
[6]电动汽车驱动一体化系统牵引模式下逆变器的开路容错控制策略[J]. 孙鹤旭,张厚升. 电测与仪表. 2016(17)
[7]基于H桥变流器的IGBT开路故障诊断[J]. 韩丽,罗朋,汤家升,史丽萍,张晓蕾. 电工技术学报. 2016(16)
[8]基于载波实现的二极管钳位型三电平逆变器虚拟空间矢量脉宽调制方法[J]. 姜卫东,赵德勇,胡杨,潘俊. 电工技术学报. 2016(12)
[9]两电平与三电平NPC逆变器单桥臂故障重构拓扑SVPWM算法比较研究[J]. 刘勇超,葛兴来,冯晓云. 中国电机工程学报. 2016(03)
[10]模块化多电平变流器子模块故障容错控制策略[J]. 武文,吴学智,荆龙,李金科. 电网技术. 2016(01)
硕士论文
[1]三电平逆变器故障诊断与容错控制研究[D]. 王真.中国矿业大学 2015
[2]基于知识库的变流器故障诊断研究[D]. 陈昭宇.上海交通大学 2013
本文编号：3327231
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