徐 帅 张建忠

(东南大学电气工程学院 南京 210096)

0 引言

多电平电压源型逆变器因具有控制方式多样、输出电流谐波含量低以及逆变效率高等良好特性已成为高压大功率应用的热点，如高压电动机变频调速、高压直流输电、统一电能质量调节器、超导储能和大功率不间断电源等领域［1-3］。受当前电力电子技术水平整体限制，逆变器系统的可靠性远低于机电装置的其他部分。因此，在航空航天、电力系统和军事装备等对设备连续运行要求较高的场合，提高逆变器系统的可靠性显得尤为重要。采用容错技术是提高逆变器系统可靠性的主要途径之一。故障容错技术包括故障检测和诊断、故障隔离以及软硬件冗余等，其中软硬件冗余设计是故障容错非常关键的环节［4-9］。

多电平逆变器的功率器件数量随着逆变器电平数的增加而增加，这一方面大大增加了多电平逆变器发生故障的概率，另一方面，多电平逆变器本身具备一定的冗余能力，即通过电平数的降低可释放部分冗余资源，从而保证系统故障下具备以较低电平数继续运行的能力。多电平逆变器故障下实现容错运行的关键在于如何简单有效地利用这些资源且尽量减少负面效应(如成本增加或增加设计与控制方面的难度［10-13］)。

逆变器常见的故障类型包括直流母线接地短路(F1)、直流母线电容短路(F2)、功率器件触发脉冲丢失(F3)、功率器件短路(F4)、功率器件开路(F5)、逆变器桥臂短路(F6)、输出交流侧开路(F7)、相间短路(F8)以及单相对地短路(F9)等［12，13］。……