【摘要】：近年來,隨著工業(yè)的發(fā)展,發(fā)電并網(wǎng)、艦艇驅(qū)動、廠礦拖動等領(lǐng)域?qū)Υ蠊β首兞髌鞯男枨笤絹碓蕉?二極管中點(diǎn)箝位(Neutral Point Clamped,NPC)型三電平變流器得到了廣泛的應(yīng)用。三電平變流技術(shù)較傳統(tǒng)的兩電平變流技術(shù),在采用相同耐壓等級器件的情況下,可獲得更大的系統(tǒng)容量和更低的諧波含量,需要采用更多的開關(guān)器件、更復(fù)雜的控制算法,也更易發(fā)生不同類型的故障。本文針對傳統(tǒng)NPC型三電平變流器提出了一種基于電流路徑的故障診斷方法,并提出了一種容錯(cuò)電路結(jié)構(gòu)和一種容錯(cuò)運(yùn)行控制方法,對未來NPC型三電平變流器的設(shè)計(jì)與控制具有一定的意義。根據(jù)NPC型三電平電路的工作原理,深入分析了其工作于不同狀態(tài)下的電流路徑,提出了一種基于電流路徑的故障診斷方法。通過采集橋臂的指定位置的電流信號分析橋臂中的電流路徑,再結(jié)合橋臂所處的工作狀態(tài),綜合判斷,實(shí)現(xiàn)對開關(guān)管開路故障的準(zhǔn)確定位。針對這一方法在部分場合下不能判斷的情況,通過電流過零時(shí)間和無功注入的方法對該診斷方法進(jìn)行修正,并通過Matlab Simulink仿真驗(yàn)證了該診斷方法的可靠性。分析了T型三電平電路的結(jié)構(gòu)與工作原理,結(jié)合該電路的特點(diǎn),提出了一種帶有T型冗余第四橋臂的NPC型三電平電路。利用冗余第四橋臂,實(shí)現(xiàn)了無故障時(shí)穩(wěn)壓、出現(xiàn)故障時(shí)替代故障半橋臂維持變流器持續(xù)運(yùn)行的功能,并使用Matlab Simulink驗(yàn)證了該容錯(cuò)電路結(jié)構(gòu)的可行性。研究了三電平空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的工作原理以及不同開關(guān)管故障對變流器空間矢量的影響。提出通過拓?fù)渲剡B,利用調(diào)制中的冗余矢量實(shí)現(xiàn)不同故障下變流器容錯(cuò)運(yùn)行的方法,并針對減少開關(guān)管損耗的目標(biāo),對開關(guān)管的開關(guān)時(shí)序進(jìn)行了優(yōu)化。最后,綜合上述故障診斷、容錯(cuò)電路結(jié)構(gòu)和容錯(cuò)運(yùn)行控制算法在Matlab Simulink對帶有T型第四橋臂的NPC型三電平變流器模型連續(xù)發(fā)生開關(guān)管開路故障進(jìn)行仿真,實(shí)現(xiàn)了初次故障系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行,再次故障系統(tǒng)降額運(yùn)行的控制效果,驗(yàn)證了故障診斷與容錯(cuò)運(yùn)行系統(tǒng)的可靠性。
【圖文】：

1.2.1 國外研究狀況針對 NPC 型三電平變流器中開關(guān)管故障所進(jìn)行的故障診斷研究主要起始于 2004 年前后，韓國漢陽大學(xué) Dong-SeokHyun 教授課題組是較早關(guān)注 NPC 三電平變流器中故障診斷領(lǐng)域的研究組[12]。2004 年，該組學(xué)者 Ho-In Son 分析了 NPC 三電平逆變電路在連接三相負(fù)載的情況下，不同位置的開關(guān)管發(fā)生故障后的電壓、電流波形，指出可以根據(jù)逆變器輸出的電壓范圍或經(jīng)派克變換后的電流軌跡確定故障的具體位置[12]，如圖 1-4 所示。然而，該文只是指出了故障發(fā)生后的電壓電流的變化現(xiàn)象，并未針對這一現(xiàn)象給出明確的判斷方法。2007 年，同課題組學(xué)者 Jung-DaeLee 提出，當(dāng)逆變器的輸出電壓不是±Udc/2 時(shí)即報(bào)錯(cuò)，但仍不能實(shí)現(xiàn)對故障開關(guān)器件的準(zhǔn)確定位[13]。2009 年，該組博士 Tae-Jin Kim 在上述研究的基礎(chǔ)上，在文獻(xiàn)[14]中提出電壓范圍法，給出了更詳細(xì)的故障診斷方法。文中將開關(guān)器件開路故障分為外部器件開路和內(nèi)部器件開路兩種，外部器件開路會導(dǎo)致輸出電壓持續(xù)為 0，內(nèi)部器件開路會導(dǎo)致特定工作狀態(tài)下輸出電壓為±Udc/4 的電平。通過采集逆變器三相輸出電壓，即可實(shí)現(xiàn)對故障開關(guān)器件的定位。這一方法具有一定的可操作性，診斷速度小于兩個(gè)采樣周期，但仍有幾點(diǎn)不足：一是此診斷方法只能應(yīng)用于三相對稱負(fù)載的情況下，，使用范圍有限；二是僅能對單管故障進(jìn)行診斷，對更復(fù)雜的開關(guān)器件故障無能為力。

第 1 章 緒論行故障診斷[20]。該課題組多年來一直致力于多電平變流器的研究，該組博士 L. M. ACaseiro 針對 NPC 三電平整流器中 IGBT 開路故障的診斷方法又發(fā)表了多篇文章[21]。他在文獻(xiàn)[16]的基礎(chǔ)上，在文獻(xiàn)[21]中提出了利用電壓殘差實(shí)現(xiàn)了故障開關(guān)器件的準(zhǔn)確定位。將 NPC 三電平整流器接入理想電壓源，根據(jù)其工作狀態(tài)，算出整流器的理想相電壓，再測得的線電壓和線電流算出實(shí)際的相電壓，將兩者進(jìn)行比較，當(dāng)殘差超過閾值時(shí)觸發(fā)故障診斷效果。然而，該方法仍然存在著只能檢測單個(gè)器件、只能用于并網(wǎng)環(huán)境的不足。他在文獻(xiàn)[23]中對這一方法進(jìn)行了拓展，通過對電壓信號進(jìn)行進(jìn)一步的分解處理，引入了更多判斷閾值，實(shí)現(xiàn)對故障位置進(jìn)行更為精確的定位。該方法可應(yīng)用于整流、逆變等不同場合，但也更為復(fù)雜也更依賴于閾值的設(shè)定，且仍需要直流側(cè)的阻抗數(shù)據(jù)作為計(jì)算參考。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM46

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孔凡超;胡世杰;劉孟茹;牟振天;陳汝巍;;NPC三電平逆變器SVPWM的研究[J];電子世界;2016年10期

2 潘勝和;羅慧;黃波;盧榮輝;;NPC型三電平逆變器SVPWM算法及中點(diǎn)電壓平衡控制的研究[J];變頻器世界;2014年10期

3 馬文忠;吳海波;郭江艷;;NPC型三電平逆變器中點(diǎn)電位控制策略研究[J];電工文摘;2010年02期

4 楊興龍,劉杰,柏敏霜;一種晚期復(fù)發(fā)鼻咽癌(NPC)的時(shí)辰化療方案療效觀察[J];中國腫瘤臨床;2001年01期

5 張磊磊;李穎暉;高建濱;魯志偉;;NPC三電平并網(wǎng)逆變器改進(jìn)型直接功率控制研究[J];電力電子技術(shù);2017年02期

6 沈鳳龍;滿永奎;王建輝;邊春元;趙洪斌;;非正交坐標(biāo)系下NPC三電平逆變器控制方法[J];電氣傳動;2012年10期

7 劉春玉;;二極管中點(diǎn)箝位型(NPC)變頻器中點(diǎn)電位控制方法研究[J];電氣技術(shù);2009年09期

8 畢靜;;一種適合網(wǎng)絡(luò)游戲的多NPC協(xié)同運(yùn)動策略[J];計(jì)算機(jī)工程;2011年07期

9 官二勇,宋平崗,葉滿園,武愛萍;一種抑制NPC逆變器共模電壓的新方法[J];電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào);2005年05期

10 聶振宇;郭小斌;;NPC三電平逆變器電壓平衡研究[J];電工電能新技術(shù);2013年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 鄭宏;王若隱;王一帆;朱文;;基于馬爾可夫鏈的NPC逆變器混合隨機(jī)SVPWM控制方法[A];第36屆中國控制會議論文集（B）[C];2017年

2 賈華;朱高建;;SVPWM在NPC三電平逆變器中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)[A];2011年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議論文集（第一分冊）[C];2011年

3 謝文濤;孟永慶;;三相三電平NPC整流器的數(shù)學(xué)建模與仿真研究[A];浙江省電源學(xué)會第十屆學(xué)術(shù)年會暨新能源開發(fā)與電力電子研討會論文集[C];2006年

4 牛建明;文春媚;曹藝;楊婧;梁皓;羅國容;;鼻咽癌(NPC)抗原特異性初步檢測[A];中南地區(qū)第六屆生理學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2004年

5 李銳;段善旭;劉邦銀;;不同調(diào)制策略下三電平NPC逆變器中點(diǎn)電壓平衡特性分析[A];第十三屆中國科協(xié)年會第15分會場-大規(guī)模儲能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C];2011年

6 韋艷華;梁務(wù)清;黃寶芹;;口腔護(hù)理對NPC適形放療口腔粘膜反應(yīng)的效果觀察[A];全國腫瘤護(hù)理學(xué)術(shù)交流暨專題講座會議論文匯編[C];2008年

7 吳頡;張修華;王世敏;劉顯杰;吳立方;劉勇;;NPC光陽極的極化及其電池性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

8 王慧敏;溫坤鵬;耿強(qiáng);郭云濤;谷鑫;;NPC三電平逆變器最近三矢量混合調(diào)制策略[A];2015年工業(yè)設(shè)計(jì)與協(xié)同創(chuàng)新學(xué)術(shù)會議暨第20屆全國工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2015年

9 周京華;劉坤;李正熙;;基于LYAPUNOV穩(wěn)定性的三電平NPC整流器控制方法研究[A];2008’“先進(jìn)集成技術(shù)”院士論壇暨第二屆儀表、自動化與先進(jìn)集成技術(shù)大會論文集[C];2008年

10 陳瓊榮;夏和順;;WHO鼻咽癌分類介紹(NPC)[A];中國抗癌協(xié)會湖北省分會腫瘤病理學(xué)專業(yè)委員會2006年學(xué)術(shù)報(bào)告會論文資料匯編[C];2006年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 記者 王澤議;全球首個(gè)NPC治療藥物在中國上市[N];中國醫(yī)藥報(bào);2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 曹華盛;水稻非特異性磷脂酶C（NPC）在脂質(zhì)代謝和生長中的作用[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 呂建國;NPC三電平逆變器中點(diǎn)電壓控制方法的研究[D];南京理工大學(xué);2016年

3 桂石翁;三電平NPC型整流器控制技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2015年

4 邵虹君;基于混合SVPWM方法的NPC三電平逆變器中點(diǎn)電壓平衡控制[D];天津大學(xué);2012年

5 孫承龍;NPC與cPLA_2α在小腦突觸可塑性中的作用[D];浙江大學(xué);2012年

6 李丹娟;鼻咽癌血清代謝組學(xué)初步研究[D];中南大學(xué);2009年

7 謝路耀;基于IGCT的NPC三電平中壓大容量變流裝置關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2013年

8 蘇立達(dá);小腦浦肯野細(xì)胞長時(shí)程突觸可塑性若干分子機(jī)制的研究[D];浙江大學(xué);2009年

9 李飛;并聯(lián)型NPC三電平有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2017年

10 姜海鵬;輸出級NPC三電平交—直—交變換器控制策略研究[D];華南理工大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王沈晟;NPC型三電平變流器故障診斷及其容錯(cuò)控制研究[D];東南大學(xué);2018年

2 薛旭恒;NPC三電平逆變器SVPWM控制策略的研究[D];北京交通大學(xué);2009年

3 霍少芬;31種廣東植物體外抗NPC活性的篩選及夾竹桃抗NPC作用和機(jī)制的初步研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2013年

4 謝冬冬;基于電容電壓平衡的NPC三電平逆變器矢量控制的研究[D];河南科技大學(xué);2014年

5 李新瑞;NPC三電平逆變器及其中點(diǎn)電位平衡的研究[D];中國石油大學(xué);2009年

6 鄧樂燕;切脈針灸配合中醫(yī)康復(fù)治療NPC放療后吞咽障礙的臨床研究[D];廣州中醫(yī)藥大學(xué);2016年

7 潘勝和;NPC型三電平逆變器及其中點(diǎn)電壓平衡的研究[D];華中科技大學(xué);2014年

8 武文婷;NPC三電平逆變器PWM技術(shù)和評價(jià)方法的研究[D];西安理工大學(xué);2009年

9 羅坤杰;基于NPC和ECDLP的陷門背包公鑰密碼體制設(shè)計(jì)與分析[D];貴州大學(xué);2009年

10 黃達(dá)馨;調(diào)強(qiáng)放療時(shí)代誘導(dǎo)化療序貫同步放化療和誘導(dǎo)化療加放療治療局部晚期NPC患者的營養(yǎng)狀況、毒副反應(yīng)和近期療效比較[D];福建醫(yī)科大學(xué);2017年

本文編號：2595167