[发明专利]一种具有容错功能的双级式矩阵变换器及其容错控制方法

摘要

本发明提供一种具有容错功能的双级式矩阵变换器及其容错控制方法。本发明在一般双级式矩阵变换器拓扑结构基础上引入一个容错电路，该容错电路为在三相输入交流电源中性点引出的一个由两个双向开关管构成的桥臂，该桥臂上下两端分别与整流级电路直流母线侧正、负两端相连。通过对容错电路中的两个双向开关分别进行控制，本发明能够使双级式矩阵变换器在整流级电路中某个双向开关管驱动信号丢失或者开路损坏的故障情况下，依然可以向负载提供高质量电能，实现容错运行。

主权项

1.一种具有容错功能的双级式矩阵变换器的容错控制方法，其特征在于，包括步骤：(1)构建具有容错功能的双级式矩阵变换器，包括：三相交流输入电源、整流级电路、逆变电路和容错电路；所述容错电路包括两个串联的双向开关S1、S2，S1、S2的连接点与三相交流输入电源的中性点相连；S1的另一端与整流级电路直流母线侧的正端P相连，S2的另一端与整流级电路直流母线侧的负端N相连；所述整流级电路为由6个双向开关管Sap、Sbp、Scp、San、Sbn、Scn构成的三相整流电路；其中，Sap和San、Sbp和Sbn、Scp和Scn分别串联形成三个桥臂，Sap、Sbp、Scp分别为对应桥臂的上管，San、Sbn、Scn分别为对应桥臂的下管，三个桥臂的上、下管分别与整流级电路直流母线侧的正端P和负端N相连；Sap和San、Sbp和Sbn、Scp和Scn的连接点分别与三相交流输入电源的三个输出端相连；(2)通过对容错电路中的两个双向开关S1、S2分别进行控制，实现双级式矩阵在故障状态下的容错运行，具体步骤为：当整流级电路中的各双向开关管正常工作时，采取基于输入电流的空间矢量调制策略；当跟整流级电路直流母线侧的正端P连接的某个双向开关管出现驱动信号丢失或者开路损坏故障时，立即将发生故障的双向开关管的驱动信号切换给S1；当故障的双向开关管所接的输入相电压是整个空间矢量扇区正向最大时，对该扇区调制信号做如下处理：S1恒开通，整流级电路中未发生故障的桥臂的两个下管按照以下方式开通：在该空间矢量扇区前半段时间，与输入相电压绝对值较大一相连接的双向开关先开通，另一个双向开关管则在该空间矢量扇区的后半段时间开通；对整流级电路其他扇区的调制信号以及逆变级的调制信号不做处理；当跟整流级电路直流母线侧的负端N连接的某个双向开关管出现驱动信号丢失或者开路损坏故障时，立即将发生故障的双向开关管的驱动信号切换给S2；当故障的开关管所连的输入相电压是整个空间矢量扇区负向最大时，对该扇区调制信号做如下处理：S2恒开通，整流级电路中未发生故障的桥臂的两个上管按照以下方式开通：在该空间矢量扇区前半段时间，与输入相电压绝对值较大一相连接的双向开关先开通，另一个双向开关管则在该空间矢量扇区的后半段时间开通；对整流级电路其他扇区的调制信号以及逆变级的调制信号不做处理。