[發明專利]基于扇區緩沖的兩電平PWM整流器容錯控制方法

有效

• 申請號: 201810928516.0
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN109120167B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 馮延暉;秦偉;邱穎寧;黃凱
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/32
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

1.基于扇區緩沖的兩電平PWM整流器容錯控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、選擇扇區劃分方式進行扇區劃分；

步驟1的扇區劃分方式包括八扇區和十二扇區兩種，兩種扇區劃分的具體過程為：

(1)采用八扇區劃分方式

定義六個變量：

式中，U_α、U_β為α、β兩相靜止坐標系下的電壓分量；

定義符號函數：

式中，i＝A，B，C，D，E，F；

由于a、b、c三個橋臂故障對應著不同劃分扇區坐標系，為了能夠精準的對故障扇區進行容錯控制，這里定義三個扇區劃分坐標系函數N_a,N_b,N_c；

令N_a＝H(A)+H(B)+4H(C)+3H(D)

令N_b＝4G(B)+3G(C)+G(D)+H(E)

令N_c＝3H(B)+H(C)+4H(D)+H(F)

通過表1確定計算值N_a,N_b,N_c與實際扇區編號之間存在的對應關系

表1計算值N_a,N_b,N_c與扇區對應關系

扇區編號	I	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	V	Ⅳ	Ⅶ	Ⅷ
a]]>	6	2	4	3	7	5	1	8
b]]>	2	4	3	7	5	6	1	8
c]]>	4	3	7	5	6	2	1	8

根據α、β兩相靜止坐標系下的參考電壓分量確定旋轉參考矢量V_ref^*，當旋轉參考矢量V_ref^*旋轉一周，得到計算值N_a的變化順序為：6→2→1→4→3 →7→8；計算值N_b的變化順序為2→1→4→3→7→8→5→6；計算值N_c的變化順序為4→3→7→8→5→6→2→1；

根據故障開關管的位置選擇不同的扇區劃分函數，當a相橋臂開關管故障選擇扇區劃分函數N_a，通過N_a的變化順序確定實際扇區編號的變化順序，即得八扇區的劃分；當b相橋臂開關管故障選擇扇區劃分函數N_b，通過N_b的變化順序確定實際扇區編號的變化順序，即得八扇區的劃分；當c相橋臂開關管故障選擇扇區劃分函數N_c，通過N_c的變化順序確定實際扇區編號的變化順序，即得八扇區的劃分；

(2)采用十二扇區劃分方式

定義六個變量：

式中，U_α、U_β為α、β兩相靜止坐標系下的電壓分量；

定義符號函數：

式中，i＝A，B，C，D，E，F；

令N＝sign(A)+sign(B)+2sign(C)+2sign(D)+4sign(E)+3sign(F)

通過表2確定計算值N與實際扇區編號之間存在的對應關系；

表2計算值N與扇區對應關系

計算值N	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
扇區編號	Ⅷ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅶ	Ⅳ	Ⅸ	Ⅻ	I	Ⅹ	Ⅵ	V	Ⅺ

根據α、β兩相靜止坐標系下的參考電壓分量確定旋轉參考矢量V_ref^*，當旋轉參考矢量V_ref^*旋轉一周，計算值N的變化順序為：8→4→2→1→3→6→5→9→11→12→10→7→8，即實際扇區編號的變化順序，即得十二扇區的劃分；

步驟2、根據故障開關管的位置，確定故障開關管對各扇區的影響及故障前后基本電壓矢量的變化；

步驟3、確定各扇區的基本電壓矢量，以及故障前基本電壓矢量的作用時間；

步驟4、選擇參考電壓旋轉矢量從故障扇區過渡到正常扇區的正常扇區為緩沖扇區；

步驟5、根據故障基本電壓矢量的變化及故障前基本電壓矢量的作用時間，調整受故障開關管影響扇區和緩沖扇區的基本電壓矢量作用時間；

調整受故障開關管影響扇區的基本電壓矢量作用時間的具體方法為：

(1)采用八扇區劃分方式

對于僅有零矢量影響且零矢量沒有同時故障的扇區，用正常零矢量代替故障零矢量，即設置正常零矢量的作用時間為T₀，實現該扇區的容錯控制；

對于受多個故障電壓矢量共同影響且零矢量沒有同時故障的扇區，使用正常零矢量代替故障零矢量，完成對零矢量的補償，使用沒有故障的有效矢量，基于補償原則計算有效矢量作用時間重新合成參考電壓旋轉矢量V_ref^*，實現該扇區的容錯控制，所述補償原則包括映射法、等軸分量法和等模法；

(2)采用十二扇區劃分方式

對于僅有零矢量影響且零矢量沒有同時故障的扇區，用正常零矢量代替故障零矢量，即設置正常零矢量的作用時間為T₀，實現該扇區的容錯控制，T₀為故障前零矢量的作用時間；

對于受多個故障電壓矢量共同影響且零矢量沒有同時故障的扇區，使用正常零矢量代替故障零矢量，使用沒有故障的有效矢量，基于補償原則計算有效矢量作用時間重新合成參考電壓旋轉矢量V_ref^*，實現該扇區的容錯控制，所述補償原則包括映射法、等軸分量法和等模法；

對于零矢量同時故障的扇區，由于在該扇區內沒有正常零矢量，無法對輸出矢量進行調節，參考電壓旋轉矢量V_ref^*輸出模值達到最大，此扇區無法進行容錯控制；

對于多個故障矢量共同影響且零矢量同時故障的扇區，由于在該扇區內沒有正常零矢量，無法對輸出矢量進行調節，參考電壓旋轉矢量V_ref^*輸出模值達到最大，此扇區無法進行容錯控制；

調整緩沖扇區的基本電壓矢量作用時間的具體方法為：在緩沖扇區中控制故障零矢量正?；瘯r的矢量作用時間，在緩沖扇區內使用未發生故障的零矢量代替周期性故障的零矢量，同時保證改變前后緩沖扇區內的參考電壓旋轉矢量保持一致，計算有效矢量的補償時間；

步驟6、根據基本電壓矢量的作用時間和扇區類型，確定三相開關管的導通時間；

步驟7、將開關管導通時間與三角載波進行調制，確定開關管PWM脈沖，確定開關管通斷，完成緩沖容錯控制。