本文關(guān)鍵詞：三電平逆變器故障診斷與容錯控制研究

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【摘要】：近年來,多電平逆變器在航空、煤礦、電力等大功率領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用,其中三電平逆變器以其損耗小、諧波含量低等優(yōu)點受到國內(nèi)外學(xué)者的青睞。然而,逆變器中的功率器件是最易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié),一旦功率器件發(fā)生故障,輕則帶來經(jīng)濟損失重則威脅系統(tǒng)安全。本文以中點箝位型(Neutral Point Clamped,NPC)三電平逆變器為對象,研究其功率器件的故障診斷與容錯控制,從而實現(xiàn)功率器件故障后系統(tǒng)可以持續(xù)工作,提高系統(tǒng)的可靠性。首先,以三電平逆變器工作原理為基礎(chǔ),分析位于不同位置的功率器件發(fā)生短路或開路故障后,逆變器拓撲結(jié)構(gòu)中電流流通路徑的不同。分析得到,通過提取每一時刻箝位二極管電流、橋臂開關(guān)狀態(tài)和負載電流,不僅可以準確定位故障功率器件,而且可以診斷出故障器件的故障類型,進而得到基于電流流通路徑的三電平逆變器故障診斷邏輯。通過Matlab仿真驗證了該故障診斷方法的有效性,可以實現(xiàn)任一開關(guān)器件發(fā)生短路或開路故障后,故障被快速診斷。為了有效地進行容錯控制,分析不同位置的功率器件發(fā)生短路或開路故障后,三電平逆變器電壓空間矢量的變化。根據(jù)故障后電壓空間矢量的分布特點,將功率器件的故障分為I型、II型和III型故障。指出I型和II型故障發(fā)生后,逆變器僅利用自身冗余矢量,即可完成容錯控制。而III型故障發(fā)生后,必須通過拓撲重構(gòu)才可以實現(xiàn)容錯運行。針對I型和II型故障,采用基于電壓空間矢量冗余的容錯控制方法。具體給出其扇區(qū)劃分方法、矢量合成順序,進而得到其空間矢量脈沖寬度調(diào)制(SVPWM)算法。通過Matlab仿真,驗證了該容錯控制方法的有效性,可以實現(xiàn)在I型和II型故障發(fā)生后,逆變器容錯運行。針對III型故障,提出基于拓撲重構(gòu)的容錯控制方法。先以兩電平拓撲重構(gòu)型容錯逆變器為例,即三相四開關(guān)逆變器,介紹拓撲重構(gòu)的基本思想。進而得到三電平容錯逆變器拓撲結(jié)構(gòu),實現(xiàn)故障發(fā)生后,三電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu)重構(gòu)為三相八開關(guān)逆變器。分析三相八開關(guān)逆變器的空間矢量,得到其空間矢量合成方法。通過Matlab仿真驗證,表明基于拓撲重構(gòu)的容錯控制方法可以有效實現(xiàn)III型故障發(fā)生后,逆變器持續(xù)工作,且可靠性高、成本低。至此,實現(xiàn)任一功率器件發(fā)生短路或開路故障后,均可保證逆變器持續(xù)工作。
【關(guān)鍵詞】：三電平逆變器 故障診斷 容錯控制 冗余 拓撲重構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-17
• 1 緒論17-32
• 1.1 課題研究背景及意義17-18
• 1.2 逆變器故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀18-24
• 1.3 容錯控制技術(shù)研究現(xiàn)狀24-30
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容30-32
• 2 基于電流流通路徑的三電平逆變器故障診斷方法32-48
• 2.1 引言32
• 2.2 三電平逆變器故障特征分析32-39
• 2.3 故障診斷邏輯39-40
• 2.4 仿真分析40-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 3 基于電壓空間矢量冗余的容錯控制方法48-63
• 3.1 引言48
• 3.2 三電平逆變器故障前后電壓空間矢量分析48-53
• 3.3 基于矢量冗余的三電平逆變器容錯控制方法53-58
• 3.4 仿真分析58-62
• 3.5 本章小結(jié)62-63
• 4 基于拓撲重構(gòu)的容錯控制方法63-81
• 4.1 引言63
• 4.2 拓撲重構(gòu)容錯控制原理63-70
• 4.3 三電平逆變器拓撲重構(gòu)容錯控制策略70-78
• 4.4 仿真分析78-80
• 4.5 本章小結(jié)80-81
• 5 結(jié)論與展望81-83
• 參考文獻83-90
• 作者簡歷90-92
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集92

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李寧;李穎暉;朱喜華;雷洪利;俞佳;;新型容錯逆變器的混雜系統(tǒng)建模與故障診斷[J];電機與控制學(xué)報;2012年09期

2 于泳;蔣生成;楊榮峰;王高林;徐殿國;;變頻器IGBT開路故障診斷方法[J];中國電機工程學(xué)報;2011年09期

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本文編號：546577