俞保平+俞佳

摘 要： 与电力电子电路的传统开关函数模型相比，由于混合逻辑动态（MLD）模型同时包含电路的控制变迁和条件变迁，因而MLD模型更能精确的反应电路的变化过程。这里建立了电力电子电路的MLD模型，考虑到MLD模型中包含离散变量，传统控制方法不再适用，因而将辅助逻辑变量和辅助连续变量引入模型预测控制（MPC），研究了基于MLD模型和MPC的电力电子电路容错控制及其实现步骤。该方法具有实现简单、容错性能良好、通用性较强的优点。以三相四桥臂逆变电路的容错控制为例验证了该方法的可行性和有效性。

关键词： 电力电子电路； 容错控制； 混杂系统； 模型预测控制

中图分类号： TN710?34； TM464 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）20?0154?03

Fault tolerant control of power electronic circuit based on MLD model

YU Bao?ping1， YU Jia2

（1. Xian CLEC， Xian 710065， China； 2. Xian Fuchida， AVIC， Xian 710077， China）

Abstract： Compared with traditional switching function model of power electronic circuit， mixed logic dynamic （MLD） model can accurately describe the changing process of circuit because the mixed logic dynamic model contains the control change and condition change of circuit. The MLD model of power electronic circuit is established in this paper. Considering that the MLD model contains the discrete variables， the traditional control method is no longer applicable. Therefore， the auxiliary logical variables and assisted continuous variable were introduced into the model predictive control （MPC）. The fault tolerant control and realization steps of power electronic circuit based on MLD model and MPC were researched. The method has the advantages of simple realization， good fault tolerance error performance， strong versatility. The feasibility and effectiveness of this method were verified by the example of fault?tolerant control of a three?phase four?leg inverter circuit.

Keywords： power electronic circuit； fault tolerant control； hybrid system； model predictive control

0 引 言

微电子技术、计算机技术、控制技术的发展带动了电力电子技术的快速进步[1]，近年来，电力电子电路的应用遍布工业、军事、航空航天等重要领域，主要用于电能的处理与变换，电路的可靠性关乎到整个系统的健康运行，而容错控制（Fault Tolerant Control，FTC）是提高系统可靠性的一个重要手段，容错控制的目的在于通过控制器的调节使故障系统仍能保持满意的性能或至少达到可以接受的性能指标[2]。任何功率管故障均会导致电力电子电路的缺相运行[3?4]，因而硬件冗余和控制设计是研究电力电子电路容错控制的两个主要方面。文献[5]研究了一种新型的容错电路拓扑及其控制策略，文献[6]对一种容错的多电平逆变电路拓扑进行了容错研究。本文以基于电力电子电路的MLD模型和MPC研究了电路容错控制的通用方法及实现步骤，并以三相四桥臂逆变电路为例对所提方法进行验证。……