多故障容错功能的新型逆变器拓扑研究 可靠性模型分析

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。

5 仿真与实验验证

以图1为例进行仿真，Udc=270 V，C=8 800μF，滤波电感L=100μH，滤波电阻R=25 mΩ，额定频率为400 Hz。仿真结果如图2所示，其中图2a为逆变器正常工作时三相输出电压u和相对误差ue波形;图2b为单管故障后，主拓扑重构但无变结构干扰抑制策略时的三相输出电压波形中点电位uC，由于较强的电磁干扰，三相电压严重失衡;图2c为逆变器单管故障通过主拓扑重构及抗干扰处理后的三相电压及相对误差;图 2d为双管故障容错方案①的三相输出电压和相对误差;图2e为三管故障容错电压及相对误差。

实验平台基于TMS3201F2407和EHC6Q240。三相电流检测电路由电流传感器、偏置电路和限幅电路组成。交流电压采集电路包括交流电压传感器、偏置电路和限幅电路，交流电压传感器采用交流互感器，实验结果如图3所示，图3a为正常状态直接功率预测控制的逆变器三相输出电压，图3b为单管故障后逆变器的容错输出电压。

6 结论

这里提出一种新型逆变器拓扑结构，正常工作时开关管承受的关断电压可成倍降低，针对新拓扑电容中点电位难以平衡的问题，对拓扑进行了改进，改进后的电路对多管同时故障具有良好的容错性能，但仅通过主拓扑的重构难以保持逆变器良好的输出，此处提出的变结构干扰抑制策略可有效降低干扰，改善逆变器容错后输出电压的品质。