吴 宁， 时维国

(大连交通大学 电气信息工程学院，辽宁 大连 116028)

0 引 言

中性点箝位型(NPC)三电平逆变器由于输出谐波含量低、电压利用率高、开关损耗小等优点，已经成功应用于铁路电气化、高压特高压直流输电、新能源发电等大功率逆变场合。因此，逆变器的可靠性越来越受到重视[1-3]。与两电平逆变器相比，三电平逆变器对开关施加的电压应力较小，适用于高功率场景。在关键应用中使用逆变器意味着内部功率器件故障会导致性能下降甚至工作过程中断，造成严重的经济损失或安全事故[4]。因此，三电平逆变器的容错控制对提高系统的可靠性具有重大意义。

通过设计具有容错能力的电力电子系统，可以将逆变器内部故障的后果降至最低，允许逆变器继续保持运行，直到故障被修复。可以显著减少故障的影响，大大提高系统的可靠性，避免巨大的经济损失。

多电平变换器拓扑主要可分为“三桥臂”和“四桥臂”2种方法[5-8]。文献[9]在NPC变换器中增加了第4支路和额外的熔断器、晶闸管及功率器件，在容错操作中，该分支替代了故障相位，从而保证了NPC变换器的正常工作，使功率器件不承受过电压。该方法对断路和短路故障均是有效的。文献[10]在给出三电平逆变器四桥臂容错拓扑及其控制方式的基础上，就不同类型故障提出相冗余与矢量冗余相结合的容错控制策略，最终通过仿真建模对复合故障容错控制策略进行验证，结果表明所提控制策略的有效性，但是这种解决方案使逆变器拓扑过于复杂。……