基于三相四桥臂逆变器冗余控制策略的研究

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1、摘要随着工业应用场合对高压大容量电机需求的增加，作为电机驱动设备的逆变器相应地也要提高其电压和功率水平，多电平逆变器拓扑自从被提出来以后，由于其在实现高压大功率输出上的优越性能，获得了人们的普遍关注。相对于传统两电平逆变器，多电平逆变器具有良好的波形质量、较低的器件耐压水平需求、较高的等效器件开关频率等优点，使其在工业场合中获得了广泛的应用，尤其是二极管中点箝位式逆变器。工业生产中，对设备可靠性的要求越来越高，然而，二极管箝位式逆变器结构复杂，含有大量的开关器件，而且控制算法复杂，造成逆变器的故障率提高，降低了逆变器的运行可靠性。并且由于直流侧电容均压电路的存在，造成了逆变器中点电

2、位的偏移，迸一步限制了二极管中点箝位式逆变器的应用。本文提出采用基于三相四桥臂的逆变器拓扑，新增加的第四桥臂在逆变器正常工作时能够提供恒定的中点电位，解决了中点电位偏移的问题，故障时可以参与逆变器的重构，提高逆变器的运行可靠性。通过对三相四桥臂逆变器正常工作情况下工作原理和电压空间矢量分布的分析，研究了逆变器三相主桥臂的SVPWM控制策略和第四桥臂中点电位平衡控制策略；通过对逆变器故障类型和重构拓扑的分析，得到逆变器故障时的电压空间矢量分布，并结合SVPWM控制算法的原理，提出了逆变器的不同冗余控制策略。为了验证逆变器控制策略的正确性，首先，在Matlab／Simulink仿真环境

3、下搭建了逆变器的仿真模型，通过仿真分析验证了各种控制策略的可行性；然后，在实验室条件下，搭建了系统的硬件实验电路，并通过DSPTMS320LF2407A实现了控制策略的软件编程，实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。通过不同的冗余控制策略，可以维持逆变器的持续运行，提高了逆变器的运行可靠性。关键词：三相四桥臂逆变器；SVPWM：冗余控制；DSPResearchontheRedundantControlStrategyofInverterBasedonThree．PhaseFour-LegWuHaibo(PowerElectronicsandPowerDrives)Directed

4、byAssociateProf．MaWenzhongAbstractWiththeinereasingdemandofhigh—voltageandhigh。powermotor1111nduStnal卸plications，asadrivedevice，theinverteralsoneedstoincreasethelevelofVoIrageandpoweLSincethetopologyofmulti—levelinverterwasputforward，ithasattractedthepopularattentionofpeoplebecauseofitsadvanta

5、gesinrealizinghigh-voltageandhi曲．powerout]put．Bycontrastwithtraditionaltwo·levelinVerrter，1thastneadvantagesofimprovedwaveformquality,lRwerlevelofdielectricstrength，high髓switch舭quencYandSOon．Asaresult，itispopularwiththepracticalappIicatlons，especiallyforNPCinVener．⋯Inindustrialproduction,thene

6、edofdevice’sreliabilityisincreasin窖：lyhlgh·Ho、ⅣeveL嬲aresliltofcomplextopology,anumberofswitches，a11dcomplexalgorithm，NPCinverteriseasiertobreakdown，whichreducesthereliabilityofinvener．Besides，thevoltage．sharingcircuitofde-linkcapacitorsleadstone咖I-pointpotentialoffsetofinverter,whichfurtherres

7、trainstheapplicationofNPCinverter．Tllispaperproposestousethree．phasefour-leginverter．Theaddedfourth-legprovidesirlvefrterwithStifrnI弧tral．pointpotentialonnormaloperation，whichsolVesmeproblemofneutral．pointunbalance．Anditcantakepartinthe