四开关逆变器直流母线电容电压均衡控制

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1、第45卷第9期电力电子技术Vo1．45，No．92011年9月PowerElectronicsSeptember2011四开关逆变器直流母线电容电压均衡控制王瑞，赵金(华中科技大学，控制科学与工程系，湖北武汉430074)摘要：当传统三相两电平六开关逆变器的某个功率管发生开路或短路故障时，四开关逆变器作为一种容错拓扑结构可以维持三相系统继续运行。然而，由于有一相负载电流从电容中点流入流出，势必导致母线中点上下两个电容的电压波动。对需要经常改变运行工况的场合，两电容电压甚至会向相反方向漂移，严重影响系统的可

2、靠运行。首先通过电路分析给出电容电压波动公式，指出从正常运行切换到四开关拓扑结构瞬间，流入电容中点电流的相位对两电容电压波动的影响。分析了电容电压产生漂移的原因并给出通过发送特定开关状态实现两电容电压均衡的控制方法。实验结果验证了分析的正确性和电压均衡控制方法的有效性。关键词：逆变器；电压波动；电压漂移；均衡控制中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000-100X(2011)09-0015-03DC·LinkCapacitorVoltageBalancingControlforFour—swi

3、tchInverterWANGRui．ZHA0Jin(HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Whenopenorshortcircuitfauhoccursforapowerdeviceintraditionalthree-phasetwo—levelsix-switchin-verter，thefour—switchinverterasafault-toleranttopologycanmaintainth

4、eoperationofsystem．ButthereisonephaseloadcurrentflowinginandoutthemidpointofDC—link，whichwillinevitablycausethefluctuationoftwocapacitorsupperandlowerthemidpointofDC—link．Fortheoccasionwhereoperationconditionschangefrequently，thetwoca-pacitorvoltageswilld

5、riftintheoppositedirectionevenseriouslyafectthesystemreliableoperation．Thefluctuationformulaofcapacitorvoltageisfirstlyderivedthroughthecircuitanalysis．Subsequently，thereasonoftwocapacitorvoltagedriftingisanalyzedandcorrespondingbalancingcontrolmethodisin

6、troduced．Theexperimentalresultsverifythecorectnessoftheanalysisandefectivenessofthebalancingcontrolmethod．Keywords：inverter；voltagefluctuation；voltagedrifting；balancingcontrolFoundationProject：SupposedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．60874047)

7、1引言变器。这里针对B4结构逆变器，首先推出母线电容电压波动公式．紧接着分析了电容电压产生漂在三相变频驱动系统中。三相六开关逆变器移的原因并给出通过发送相同开关状态实现母线以其优良的控制性能被广泛应用于电力系统、交两电容电压均衡的控制方法．最后对上述分析和通运输、航空航天等诸多领域，成为生产过程中的所提控制方法进行了实验研究．结果证实了分析关键设备。然而，逆变器能量密度高，电力电子器的正确性和控制方法的有效性。件又相对“脆弱”，一旦逆变器出现故障。整个系统便丧失了正常工作能力。随着系统规模的日益复2四开关

8、逆变器空间电压矢量调制策略杂化，研究如何提高三相驱动系统的可靠性显得假设a相功率管发生故障．其对应的B4容错尤为重要。正是在这样的背景下，电力电子故障容拓扑结构如图1所示。错控制技术的研究被推到了前沿位置[1】。为降低三相交流传动中逆变器开关数量，提frlidcl~iciIIcl丰14CIVTIVT3i，0出两种四开关拓扑结构[2-31，其中一种称为B4逆Ill—ibb：；GcTf七、，、，，{。_-_12_____-’：基金