朱琴跃， 徐璟然， 谭喜堂， 李大荃， 黄修晗

(同济大学 电子与信息工程学院, 上海 201804)

0 引 言

随着电力电子技术的快速发展，多电平变流器在我国高速电气化铁路、城市轨道交通和新能源电动汽车等领域得到了广泛应用[1-2]，其中有源中点钳位型(ANPC)多电平逆变器因其性能稳定、对损耗的平衡控制更加灵活等优点已逐渐成为多电平逆变器的主流[3]。与其它传统的如中点钳位型(neutral point clamped，NPC)等多电平逆变器相比，由于在相同电平下ANPC逆变器的功率开关器件数目较多，系统发生故障的概率也相对较高；若发生故障后不能及时处理，将影响整个电路的安全运行，甚至造成不可估量的损失。据统计，变流器中最易发生故障的是IGBT等功率开关器件[4]，其故障主要表现为开路和短路。而在实际应用中，通常在IGBT两侧串联快速熔断器，当IGBT出现短路故障后会断开电路转化为开路故障。因此ANPC多电平逆变器运行过程中，如何对IGBT开路故障采取有效的容错控制方法，以确保系统维持基本稳定运行已成为近年来国内外学者关注的问题。

目前，针对NPC三电平逆变器硬件冗余型容错控制的研究较多，主要成果集中在开关冗余型、相冗余型两方面。开关冗余型利用逆变器基本拓扑的冗余电压矢量进行容错控制[5-6]，不需要增加额外的开关管，成本较低；但由于故障后的冗余空间矢量较少，只能容错特定类型的故障，其它类型的故障则需要降额运行。相冗余型则通过额外增加一个三电平桥臂实现容错，当电路的某相桥臂出现故障时，用来替换故障相运行[7-8]，因而能够对单个桥臂内的任意故障进行容错且不会降额运行；……