[发明专利]间接式矩阵变换器多机传动系统及其容错运行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子变换器的控制方法，尤其涉及一种间接式矩阵变换器驱动多台电机的容错运行控制方法。

背景技术

基于间接式矩阵变换器的多机传动系统可以同时驱动多台电机带载运行，具有拓扑简单、结构紧凑、易于实现且功率密度大等优点，尤其适用于航天、军工等需要多台电机同时带载运转且空间容量有限的工业应用领域中。

然而基于间接式矩阵变换器的多机传动系统采用的电力半导体器件繁多，控制方法复杂，很容易出现器件的损毁，一旦某个器件出现故障必须对整个系统采取停机检修，这将大大降低系统的可靠性，同时也会带来巨大的经济损失。

发明内容

本发明针对背景技术中基于间接式矩阵变换器多机传动系统中存在的问题，提出一种容错运行控制方法。

本发明提供的间接式矩阵变换器多机传动系统，由三相交流电源(1)、输入LC滤波器(2)、三相桥式整流级电路(3)、箝位电路(4)、两个三相桥式逆变级电路(5)、辅助开关(6)、两台异步电机(7)和两条直流母线组成，其中，三相桥式整流级电路(3)由6个双向开关Sap-Scn组成，三相交流电源(1)连接于三相桥式整流级电路(3)中各桥臂的中点，三相桥式整流级电路(3)、箝位电路(4)、两个三相桥式逆变级电路(5)依次并联于两条直流母线之间，辅助开关(6)由三个双向晶闸管构成，分别串联于两个三相桥式逆变级电路(5)的三相之间，两台三相异步电机的各相(7)分别连接于两个三相桥式逆变级电路(5)的各桥臂中点，异步电机拖动负载做电动机运行。

在某一个三相桥式逆变级电路(5)出现单相故障时，通过控制辅助开关(6)的通断，使得三相桥式逆变级电路(5)的开关器件重组构成新的系统结构，保证所有异步电机(7)的稳定运行。中间直流母线可以并联多个逆变级电路，每个逆变级电路驱动一台异步电机，各个逆变级电路之间均串联辅助开关，可以实现在多个逆变级电路出现单相故障时系统的容错运行。

本发明还提供一种上述系统的小周期空间矢量脉宽调制方法，对于出现故障的逆变级电路和提供开关器件重组的逆变级电路，先将一个采样周期按照参与容错运行的逆变级电路个数平均划分成几个小周期，所述逆变级电路个数为出现故障的逆变级电路和提供开关器件重组的逆变级电路之和，然后在一个小周期内只让一个参与容错运行的逆变级电路执行正常工况下的控制策略，而其它逆变级电路则处于零矢量状态；对未出现故障或未提供开关器件重组的逆变级电路执行正常工况下的控制策略。

本方法在所述正常工况下的控制策略为三相桥式整流级电路和三相桥式逆变级电路均采用空间矢量脉宽调制策略(SVPWM)，并将这两者结合在一起，各逆变级电路均采用半对称式9段PWM脉宽分布方式。

本发明具有如下有益效果：

在多机传动系统的某一个或多个逆变级电路出现单相故障时，系统可进行逆变级电路开关器件的重组，同时采用半周期空间矢量脉宽调制算法，可有效实现系统的容错运行，从而使系统具备了冗余能力，提高了系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明带辅助开关的基于间接式矩阵变换器多机传动系统的主电路结构框图。

图2是整流级电路电流空间矢量图。

图3是逆变级电路电流空间矢量图。

图4是以两台异步电机为例时的三相桥式整流级电路和三相桥式逆变级电路的半对称式9段PWM脉宽分布示意图。

图5是以两台异步电机为例，在输入扇区为1(Sci＝1)、输出扇区分别为1(Svo1＝1)、2(Svo2＝2)情况下的开关管开关状态分布示意图。

图6是本发明基于间接式矩阵变换器多机传动系统容错运行下的主电路结构框图。

图7是以两台异步电机为例，容错运行下的半周期空间矢量脉宽调制的脉宽分布示意图。

图8是本发明容错运行下以两台异步电机为例，在输入扇区为1(Sci＝1)、输出扇区分别为1(Svo1＝1)、2(Svo2＝2)情况下的开关管开关状态分布示意图。

具体实施方式

1.带辅助开关的基于间接式矩阵变换器多机传动系统的电路拓扑