电力电子变换器主电路拓扑辨识型

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电力电子变换器主电路拓扑辨识型

第26卷 第6期 2006年3月 中 国 电 机 工 程 学 报

Proceedings of the CSEE Vol.26 No.6 Mar. 2006

©2006 Chin.Soc.for Elec.Eng.

文章编号：0258-8013 (2006) 06-0055-06 中图分类号：TM46 文献标识码：A 学科分类号：470 4054

电力电子变换器主电路拓扑辨识型

马 皓，张志学

（浙江大学电气工程学院，浙江省，杭州市，310027）

Topology Identification for Power Electronic Circuits

MA Hao，ZHANG Zhi-xue

（Zhejiang University，Hangzhou 310027，Zhejiang Province，China）

ABSTRACT: This paper proposed two identification methods of circuit topology for power electronic circuits. First, Based on the fundamental element that the state of a switch can be estimated by itself current, an identification approach can be realized by measuring a set of topology linearity irrelevant circuit state variables. With the fact that there are some topology vectors that vary with different formula in each circuit topology, another identification way can be carried out by selecting and measuring the best topology vectors. The two identification methods are applied to complicated or simple power electronic circuits, respectively.

KEY WORDS: power electronics; circuit topology identification; branch topology relationship; topology vector; relative branch

摘要：针对电力电子主电路拓扑辨识这一目标，提出了两种辨识方法。首先，，利用开关支路电流变量为零或非零的信息可确定开关通断状态这一基本原理，通过检测一组拓扑线性无关的开关支路电流变量，可以实现电力电子电路的拓扑辨识。另一方面，基于电路的拓扑向量在不同电路拓扑中变化规律各不相同的基本事实，通过对最简拓扑向量的选取、验算及监测，可依据较少的检测量而实现电力电子电路的拓扑辨识。这两种方×法分别适用于复杂或简单的电力电子电路。

关键词：电力电子;电路拓扑辨识；拓扑关联关系；拓扑向量；关联支路。

障诊断方法主要有：基函数法[1]、信号处理法[2-4]、

人工智能法[5-8]、状态观测器法[9]等。这些方法的共同缺点是：它们均是针对某个(或类)具体电路推导而来，通用性不强，推广应用有一定困难。针对这一现状，文献[10]依据电力电子电路的混杂系统本质，提出了一种新型的通用电力电子电路故障诊断方法，理论表明，该方法具有良好的通用性。

作为一个典型的混杂系统[11-12]，电力电子主电路在不同时段中，分别以不同的电路拓扑运行。从文献[10]可以看出：故障诊断的基本前提是确定电路在任意时刻工作的实际拓扑，不妨称这一任务为电力电子电路的拓扑辨识。目前，电力网络拓扑辨识研究较 多[13-15]，但针对电力电子主电路的拓扑辨识还尚未见到正式文献。由于电力电子器件的开关时间远比稳态时间短，因此可以假定器件开关时间为零。本文将传统的电路分析推广到电力电子电路分析中来，按照“利用尽可能少的检测信息来实现电路拓扑辨识”这一基本原则，分别利用开关元件信息和非开关元件信息实现了电力电子电路的任意运行时刻的拓扑辨识。使得文献[10]所述方法真正具备了可行性。

1 利用开关元件信息实现拓扑辨识

1.1 拓扑辨识的基本原理

电力电子电路任意时刻的拓扑结构由电路中各个电力电子开关器件的通断状态决定。因此，如果能将电路中所有电力电子开关器件的通断状态确定，就能够实现电路的拓扑辨识。

一个电力电子开关器件的通断状态，可以利用该开关支路的电流来判定：如果该支路的电流在一个时间段内为零，可推断该开关器件在这一时间段内处于关断状态；如果该支路的电流非零，则可认为该器件处于导通状态。这里电流为零的概念应理

0 引言

近年来，电力电子技术在微电子技术和计算机技术的推动下获得了异常迅猛的发展和广泛应用。作为电力电子技术的一个组成部分，电力电子电路故障诊断技术同样也得到了广泛的重视。目前的故

基金项目：国家自然科学基金项目(50207008)，浙江省自然科学基金重点项目(Z104441)。

Project supported by National Natural Science Foundation of China(50207008) and Natural Science Foundation Key Project of Zhejiang Province(Z104441)．

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