多故障容错功能的新型逆变器拓扑研究

时间:2013-05-17来源:网络

续流二极管、直流侧电容、滤波电感、滤波电容的工作失效率计算如下:
c.JPG
式中:MTTF为平均寿命;f(t)为失效分布密度。
由式(5)计算得新型逆变器的平均无故障时间为61.02万小时,而四桥臂逆变器为21.49万小时,新型拓扑具有很大优势。

4 新型逆变器拓扑的容错性能分析
4.1 单功率管故障下电路容错的实现
单个功率管发生故障,假如功率管Va1故障,首先利用快速故障诊断算法对故障进行定位,由隔离电路迅速将故障管所在的桥臂整体从电路中切除,然后将a桥臂输出切换到与其互补的A桥臂,A桥臂同时承担两个桥臂的电能输出。
由于a臂缺失、A臂要同时对两个桥臂供电,将会导致O1,O2两点电位严重畸变,对逆变器的工作造成强大干扰,为此引入变结构干扰抑制策略,改善逆变器输出品质。根据文献中有关逆变器电磁干扰的研究,将a桥臂变压器T1的输入负端接至O2点,使b,c桥臂与O1相连,A桥臂的两个支路及B,C桥臂与O2相连,这样,一方面与O1,O2相连的桥臂数均为偶数,有利于相互消除共模干扰,另外可减少拓扑重构给O1带来的额外干扰。
4.2 多功率管故障下电路容错的实现
对于两个功率管同时故障,当两个故障功率管位于同一桥臂时,情况与单管故障相同,下面对双管故障的其他几种情况进行分析研究:
①故障功率管位于上部的不同桥臂。假如故障的两个功率管分别位于a,b两桥臂上,首先将a,b两臂从主拓扑中切除,两臂的输出分别切至A,B两臂,将a,b桥臂变压器T1的输入负端同时接至O2点;②故障功率管位于上、下部的互补桥臂。以两个功率管分别位于a,A两桥臂为例进行分析,这种情况较为复杂,不仅要重构拓扑,且要对相关桥臂的控制信号进行适当切换,但无需改变控制器结构;③故障功率管位于上、下部非互补桥臂。若故障管位于a臂和B臂,切除故障桥臂后,将a臂的输出切至A臂,B臂的输出切至b臂,变压器侧无需重构。
当三个故障功率管位于两个桥臂时,与双管故障情况相同。此处对三管分别位于三臂的情况进行分析,以a,b,c三臂故障为例,将桥臂a,b,c输出分别切至A,B,C三臂,为减少拓扑重构带来的干扰,将a,b,c的变压器输入负端均接至O2。
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关键词: 逆变器 容错 电磁干扰 故障

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