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电力电子变换器多电平变换器的容错运行与冗余设计技术.docx
资料介绍
电力电子变换器多电平变换器的容错运行与冗余设计技术
1 引言
容错运行能力是电力电子变换器在关键应用中的可靠性保障，多电平变换器因其冗余的开关状态，在器件故障时可通过调整调制策略继续运行，保持系统的可用性。在NPC和CHB多电平变换器中，开关管故障后可通过重构拓扑或调整调制策略，在降额条件下继续运行。本章将系统阐述多电平变换器的容错运行原理、故障诊断方法、拓扑重构策略以及冗余设计技术，为多电平变换器的高可靠性设计提供系统指导。
2 故障诊断
2.1 开关管故障检测
多电平变换器的开关管故障包括开路故障和短路故障，需要快速检测和定位。开路故障检测，通过检测输出电压或电流的波形畸变，在NPC中，外管开路时输出电压缺少一个电平，通过电压测量可检测。短路故障检测，通过检测直流母线电流或桥臂电流的异常，短路故障时电流迅速增大，通过快速过流保护检测。
2.2 故障定位
在故障检测后，需要定位故障的开关管，在NPC的四个开关管中，定位故障开关管需要分析输出电压波形和电流方向。在CHB的多个H桥单元中，定位故障单元需要检测各单元的输出电压。
3 容错运行
3.1 NPC容错
NPC逆变器在开关管故障后，可通过调整调制策略，在降额条件下继续运行。外管故障时，将输出端连接到中性点，在降额条件下继续运行，输出功率降低。内管故障时，使用剩余的内管和钳位二极管继续运行，在降额条件下运行。
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