一种NPC三电平逆变器故障冗余控制方法与流程

技术特征：
1.一种用于基于SVPWM的NPC三电平逆变器的故障冗余控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A、实时对NPC三电平逆变器进行器件故障检测，确定故障的位置以及故障类型；B、根据故障位置和故障类型确定故障状态下损失的空间电压矢量，绘出故障状态的空间电压矢量分布图；C、根据重新绘出的空间电压矢量分布图，分析该故障状态下NPC三电平逆变器是否能够继续运行，即是否还能合成旋转参考空间电压矢量；当NPC三电平逆变器故障相靠近P极的钳位二极管发生短路故障时，故障相损失P电平状态；当NPC三电平逆变器故障相靠近N极的钳位二极管发生短路故障时，故障相损失N电平状态；当NPC三电平逆变器故障相外侧的一个开关管发生短路故障时，故障相损失O电平状态；当NPC三电平逆变器故障相内侧靠近P极的开关管发生短路故障时，故障相损失N电平状态；当NPC三电平逆变器故障相内侧靠近N极的开关管发生短路故障时，故障相损失P电平状态；当NPC三电平逆变器故障相钳位二极管发生开路故障时，故障相损失O电平状态；当NPC三电平逆变器故障相外侧靠近P极开关管发生开路故障时，故障相损失P电平状态；当NPC三电平逆变器故障相外侧靠近N极的开关管发生开路故障时，故障相损失N电平状态；D、根据重新绘出的空间电压矢量分布图，分析该种故障状态下NPC三电平逆变器是否能够原级运行，即计算可合成的旋转参考空间电压矢量的范围，是否依然能够形成长电压矢量构成的正六边形内切圆；空间电压矢量图中的矢量可按幅值大小分作如下分类：大矢量，相应的三相输出电平状态包括PNN，PPN，NPN，NPP，NNP，PNP；中矢量，相应的三相输出电平状态包括PON，OPN，NPO，NOP，ONP，PNO；小矢量，相应的三相输出电平状态包括POO，ONN，PPO，OON，OPO，NON，OPP，NOO，OPP，NOO，POP，ONO；零矢量，相应的三相输出电平状态包括PPP，OOO，NNN；根据检测到的故障情况，重新绘制出的故障状态空间电压矢量分布图可分为四类：D1：故障桥臂损失O电平状态；对于故障相损失O电平状态的情况，由于小矢量有冗余矢量，大矢量没有损失，空间电压矢量图中损失的矢量只有中矢量和一个零矢量，矢量图轮廓与正常状态时相同，所以逆变器仍可原级运行，即可合成参考空间电压矢量的幅值与正常情况下相同；D2：故障桥臂损失P电平状态；对于故障相损失P电平状态的情况，空间电压矢量图中大矢量、中矢量、小矢量和零矢量均有损失，但由于小矢量和零矢量具有冗余矢量，因此利用冗余矢量，仍可围成正六边形的矢量图；由于大矢量和中矢量不完整，新的正六边形矢量图是由小矢量和零矢量组成的，因此矢量图轮廓比正常状态时小，逆变器需降级运行，此时可合成参考空间电压矢量的幅值是正常情况下的1/2；D3：故障桥臂损失N电平状态；对于故障相损失N电平状态的情况，空间电压矢量图中大矢量、中矢量、小矢量和零矢量均有损失，但由于小矢量和零矢量具有冗余矢量，因此利用冗余矢量，仍可围成正六边形的矢量图；由于大矢量和中矢量不完整，新的矢量图是有小矢量和零矢量组成的，因此正六边形矢量图轮廓比正常状态时小，逆变器需降级运行，此时可合成参考空间电压矢量的幅值是正常情况下的1/2；D4：故障桥臂损失P电平状态和N电平状态；对于故障相同时损失P电平状态和N电平状态的情况，空间电压矢量图中大矢量、中矢量、小矢量和零矢量均有损失，只剩余两个中矢量、六个小矢量和一个零矢量可用，而六个小矢量和零矢量恰好围成正六边形的空间电压矢量图，此时故障相始终输出O电平状态；由于新的矢量图是由小矢量和零矢量组成的，因此矢量图轮廓比正常状态时小，逆变器需降级运行，此时可合成参考空间电压矢量的幅值是正常情况下的1/2；E、对于能够继续运行的故障状态，包括正常运行和降级运行，根据重新绘出的空间电压矢量图，重新选择合成矢量，并计算各矢量的作用时间，对各矢量切换顺序进行优化，形成新的冗余控制脉冲序列。2.根据权利要求1所述的NPC三电平逆变器故障冗余控制方法，其特征在于，所述步骤A中，需实时对NPC三电平逆变器进行器件故障检测，确定故障类型和故障位置；NPC三电平逆变器的电力电子开关器件的故障类型包括短路故障和开路故障；短路故障的位置包括每一桥臂的两个钳位二极管、靠近直流母线一侧的两个开关管和靠近中点一侧的两个开关管；开路故障的位置包括：每一桥臂的两个钳位二极管、每一桥臂外侧的两个开关管；检测短路故障位置，当实时检测的电压总为零时，则判定相应位置的电力电子器件发生短路故障；检测开路故障位置，当实时检测的电压总不为零时，则相应位置的电力电子器件发生开路故障。3.根据权利要求1所述的NPC三电平逆变器故障冗余控制方法，其特征在于，所述步骤B中，采用如下方法重新绘制空间电压矢量分布图：首先分析器件故障导致NPC三电平逆变器可输出电平状态的损失，然后将包含损失电平状态的矢量去除，即可得到新的空间电压矢量分布图。4.根据权利要求1所述的NPC三电平逆变器故障冗余控制方法，其特征在于，所述步骤E中，重新选择作用矢量和优化矢量作用顺序的原则是：E1：每次切换开关状态时，涉及尽量少的开关器件；E2：在原则E1的基础上，尽量满足每个开关周期均以零电压矢量开始，又以零电压矢量结束。