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

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，這種情況較為復雜，不僅要重構拓撲，且要對相關橋臂的控制信號進行適當切換，但無需改變控制器結構;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，變壓器側無需重構。

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，主拓撲重構但無變結構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，實驗結果如圖3所示，圖3a為正常狀態直接功率預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 結論

這里提出一種新型逆變器拓撲結構，正常工作時開關管承受的關斷電壓可成倍降低，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難以保持逆變器良好的輸出，此處提出的變結構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。