本發(fā)明屬于發(fā)電，具體涉及一種基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，逆變器作為能量轉(zhuǎn)換的核心裝置，廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、不間斷電源等領(lǐng)域。然而，逆變器中功率開(kāi)關(guān)器件（如igbt、mosfet等）在高壓、大電流及高頻工作條件下易發(fā)生開(kāi)路或短路故障，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至停機(jī)。尤其在風(fēng)力發(fā)電等中高壓應(yīng)用場(chǎng)景中，逆變器故障將直接影響電網(wǎng)穩(wěn)定性，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，提升逆變器系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)下的持續(xù)可靠運(yùn)行，成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究重點(diǎn)。

2、目前，針對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)管開(kāi)路故障的容錯(cuò)技術(shù)主要分為硬件容錯(cuò)與軟件容錯(cuò)兩類(lèi)。硬件容錯(cuò)通過(guò)增加冗余元件或橋臂實(shí)現(xiàn)故障隔離與替換。例如，文獻(xiàn)（li?y,?xiang?p,chen?y.?a?secondary?reconfigurable?inverter?and?its?control?strategy[j].applied?sciences,?2020,?10(20):?7021.）提出了拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)方案，在部分情況下，通過(guò)切換拓?fù)鋪?lái)使其變成三相四開(kāi)關(guān)拓?fù)溥\(yùn)行。然而，此類(lèi)方法針對(duì)的故障情況不完整，情況較局限，且難以應(yīng)對(duì)多級(jí)故障發(fā)生的復(fù)雜工況，系統(tǒng)整體可靠性不足。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，容錯(cuò)拓?fù)渑c控制算法的協(xié)同性不足，導(dǎo)致拓?fù)渲貥?gòu)過(guò)程中需頻繁調(diào)整調(diào)制策略，增加了系統(tǒng)計(jì)算負(fù)擔(dān)并降低了動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。傳統(tǒng)拓?fù)渲貥?gòu)方案常依賴(lài)復(fù)雜的機(jī)械開(kāi)關(guān)或高成本半導(dǎo)體器件，導(dǎo)致響應(yīng)速度慢、損耗增加。而現(xiàn)有控制算法在切換過(guò)程中需頻繁調(diào)整調(diào)制策略，增加了計(jì)算負(fù)擔(dān)，降低了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。例如，部分方案在次級(jí)故障時(shí)需重新劃分矢量扇區(qū)并生成新的pwm信號(hào)，導(dǎo)致控制延遲和輸出波形畸變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提出了一種基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器及其控制方法。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器，包括直流側(cè)電壓結(jié)構(gòu)，a相、b相、c相三相橋臂，一相冗余橋臂，一組拓?fù)淝袚Q電路和負(fù)載，其中：

3、（1）直流側(cè)電壓結(jié)構(gòu)

4、直流側(cè)電壓結(jié)構(gòu)由電容c1、電容c2串聯(lián)構(gòu)成，兩電容中點(diǎn)為n，輸入直流電壓udc施加在電容c1正極與電容c2負(fù)極之間；

5、（2）a相、b相、c相三相橋臂

6、a相、b相、c相三相橋臂包括igbt功率開(kāi)關(guān)管s1~s6，保險(xiǎn)絲f1~f6，igbt功率開(kāi)關(guān)管s1、s3、s5為上管，igbt功率開(kāi)關(guān)管s2、s4、s6為下管，保險(xiǎn)絲f1串聯(lián)igbt功率開(kāi)關(guān)管s1、igbt功率開(kāi)關(guān)管s4和保險(xiǎn)絲f4組成a相橋臂；保險(xiǎn)絲f3串聯(lián)igbt功率開(kāi)關(guān)管s3、igbt功率開(kāi)關(guān)管s6和保險(xiǎn)絲f6組成b相橋臂；保險(xiǎn)絲f5串聯(lián)igbt功率開(kāi)關(guān)管s5、igbt功率開(kāi)關(guān)管s2和保險(xiǎn)絲f2組成c相橋臂，igbt功率開(kāi)關(guān)管s1、s3、s5集電極分別通過(guò)保險(xiǎn)絲f1、f3、f5連接電容c1正極，igbt功率開(kāi)關(guān)管s2、s4、s6發(fā)射極分別通過(guò)保險(xiǎn)絲f2、f4、f6連接電容c2負(fù)極，a相、b相、c相三相橋臂上、下管連接點(diǎn)分別為對(duì)應(yīng)橋臂的中點(diǎn)a、b、c；a、b、c相負(fù)載分別連接三相橋臂中點(diǎn)a、b、c；

7、（3）一相冗余橋臂

8、一相冗余橋臂由繼電器ks、繼電器kx和igbt功率開(kāi)關(guān)管s7串聯(lián)，繼電器ks的公共端連接至igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的集電極，繼電器kx的公共端連接至igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的發(fā)射極，繼電器ks的觸點(diǎn)1連接電容c1正極，繼電器kx的觸點(diǎn)1連接電容c2負(fù)極，繼電器ks的觸點(diǎn)2以及繼電器kx的觸點(diǎn)2通過(guò)雙向晶閘管tra、trb、trc分別連接至a相、b相、c相三相橋臂的中點(diǎn)a、b、c；

9、（4）一組拓?fù)淝袚Q電路

10、一組拓?fù)淝袚Q電路由雙向晶閘管trab、trac和一個(gè)繼電器km組成，雙向晶閘管trab連在a相橋臂的中點(diǎn)a和b相橋臂的中點(diǎn)b之間，雙向晶閘管trac連在a相橋臂的中點(diǎn)a和c相橋臂的中點(diǎn)c之間，繼電器km的觸點(diǎn)1連接至a相橋臂的中點(diǎn)a，觸點(diǎn)2連接至電容c1、電容c2中點(diǎn)n，繼電器km的公共端連接至a相負(fù)載上。

11、進(jìn)一步的，igbt功率開(kāi)關(guān)管故障依據(jù)發(fā)生順序分為初級(jí)單管故障和次級(jí)單管故障；

12、（1）正常運(yùn)行狀態(tài)下，繼電器ks保持在觸點(diǎn)1，繼電器kx保持在觸點(diǎn)2，繼電器km保持在觸點(diǎn)1，igbt功率開(kāi)關(guān)管s7沒(méi)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，保持關(guān)斷狀態(tài)，同時(shí)雙向晶閘管tra、trb、trc、trab、trac均保持關(guān)斷狀態(tài)，雙向晶閘管tra、trb、trc、trab、trac連接的通路均處于開(kāi)路狀態(tài)；

13、（2）發(fā)生初級(jí)單管故障，根據(jù)故障位置確定相應(yīng)的初級(jí)容錯(cuò)拓?fù)?，通過(guò)調(diào)整冗余橋臂中繼電器ks、繼電器kx觸點(diǎn)位置，以及導(dǎo)通雙向晶閘管tra、trb、trc來(lái)進(jìn)行拓?fù)淝袚Q，基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器運(yùn)行模式保持在三相六開(kāi)關(guān)模式下運(yùn)行；

14、當(dāng)a相上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s1發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，繼電器ks保持在觸點(diǎn)1，繼電器kx保持在觸點(diǎn)2，繼電器km保持在觸點(diǎn)1，雙向晶閘管tra導(dǎo)通，雙向晶閘管trb、trc、trab、trac保持關(guān)斷，此時(shí)冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7上端連接至輸入直流電壓udc的正極，igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的下端通過(guò)雙向晶閘管tra連接至a相橋臂中點(diǎn)a，此時(shí)原a相上橋臂由冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7替代；

15、當(dāng)a相下橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s4發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，繼電器ks切換至觸點(diǎn)2，繼電器kx切換至觸點(diǎn)1，繼電器km保持在觸點(diǎn)1，雙向晶閘管tra導(dǎo)通，雙向晶閘管trb、trc、trab、trac保持關(guān)斷，此時(shí)冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7上端通過(guò)雙向晶閘管tra連接至a相橋臂中點(diǎn)a，igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的下端連接輸入直流電壓udc的負(fù)極，此時(shí)原a相下橋臂由冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7替代；

16、當(dāng)b相上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s3發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，繼電器ks保持在觸點(diǎn)1，繼電器kx保持在觸點(diǎn)2，繼電器km保持在觸點(diǎn)1，雙向晶閘管trb導(dǎo)通，雙向晶閘管tra、trc、trab、trac保持關(guān)斷，此時(shí)冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7上端連接至輸入直流電壓udc的正極，igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的下端通過(guò)雙向晶閘管trb連接至b相橋臂中點(diǎn)b，此時(shí)原b相上橋臂由冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7替代；

17、當(dāng)b相下橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s6發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，繼電器ks切換至觸點(diǎn)2，繼電器kx切換至觸點(diǎn)1，繼電器km保持在觸點(diǎn)1，雙向晶閘管trb導(dǎo)通，雙向晶閘管tra、trc、trab、trac保持關(guān)斷，此時(shí)冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7上端通過(guò)雙向晶閘管trb連接至b相橋臂中點(diǎn)b，igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的下端連接至輸入直流電壓udc的負(fù)極，此時(shí)原b相下橋臂由冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7替代；

18、當(dāng)c相上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s5發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，繼電器ks保持在觸點(diǎn)1，繼電器kx保持在觸點(diǎn)2，繼電器km保持在觸點(diǎn)1，雙向晶閘管trc導(dǎo)通，雙向晶閘管tra、trb、trab、trac保持關(guān)斷，此時(shí)冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7上端連接至輸入直流電壓udc的正極，igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的下端通過(guò)雙向晶閘管trc連接至c相橋臂中點(diǎn)c，此時(shí)原c相上橋臂由冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7替代；

19、當(dāng)c相下橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s2發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，繼電器ks切換至觸點(diǎn)2，繼電器kx切換至觸點(diǎn)1，繼電器km保持在觸點(diǎn)1，雙向晶閘管trc導(dǎo)通，雙向晶閘管tra、trb、trab、trac保持關(guān)斷，此時(shí)冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7上端通過(guò)雙向晶閘管trc連接至c相橋臂中點(diǎn)c，igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的下端連接至輸入直流電壓udc的負(fù)極，此時(shí)原c相下橋臂由冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7替代；

20、（3）在發(fā)生初級(jí)單管故障進(jìn)行容錯(cuò)后，發(fā)生次級(jí)單管故障，根據(jù)故障位置確定相應(yīng)的次級(jí)容錯(cuò)拓?fù)?，冗余橋臂中的繼電器ks、kx及雙向晶閘管tra、trb、trc保持初級(jí)單管故障容錯(cuò)后的狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整拓?fù)淝袚Q電路中的繼電器km觸點(diǎn)位置以及控制導(dǎo)通雙向晶閘管trab、trac來(lái)進(jìn)行拓?fù)淝袚Q，基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器運(yùn)行模式切換為三相四開(kāi)關(guān)降額運(yùn)行；

21、當(dāng)a相橋臂中有任一個(gè)igbt功率開(kāi)關(guān)管發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，繼電器km切換至觸點(diǎn)2，負(fù)載端a相通過(guò)繼電器km連接至電容c1、電容c2的中點(diǎn)n，雙向晶閘管trab、trac保持關(guān)斷，a相橋臂兩個(gè)igbt功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，此時(shí)由b、c兩相橋臂控制進(jìn)行三相四開(kāi)關(guān)降額運(yùn)行模式；

22、當(dāng)b相橋臂中有任一個(gè)igbt功率開(kāi)關(guān)管發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，繼電器km切換至觸點(diǎn)2，負(fù)載端a相通過(guò)繼電器km連接至電容c1、電容c2的中點(diǎn)n，雙向晶閘管trab導(dǎo)通，雙向晶閘管trac保持關(guān)斷，b相橋臂兩個(gè)igbt功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，此時(shí)a相橋臂中點(diǎn)a與b相橋臂中點(diǎn)b連接，a相橋臂中點(diǎn)a即為b相橋臂的中點(diǎn)，此時(shí)由a、c兩相橋臂控制進(jìn)行三相四開(kāi)關(guān)降額運(yùn)行模式；

23、當(dāng)c相橋臂中有任一個(gè)igbt功率開(kāi)關(guān)管發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，繼電器km切換至觸點(diǎn)2，負(fù)載端a相通過(guò)繼電器km連接至電容c1、電容c2的中點(diǎn)n，雙向晶閘管trac導(dǎo)通，雙向晶閘管trab保持關(guān)斷，c相橋臂兩個(gè)igbt功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，此時(shí)a相橋臂中點(diǎn)a與c相橋臂中點(diǎn)c連接，a相橋臂中點(diǎn)a即為c相橋臂的中點(diǎn)，此時(shí)由a、b兩相橋臂控制進(jìn)行三相四開(kāi)關(guān)降額運(yùn)行模式。

24、一種基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制方法，用于所述的基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的容錯(cuò)控制，包括以下步驟：

25、（一）確定正常運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制

26、確定正常運(yùn)行狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)狀態(tài)與基本電壓矢量，進(jìn)行扇區(qū)劃分，確定正常運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，完成svpwm控制；

27、（二）確定初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制

28、發(fā)生初級(jí)單管故障時(shí)，根據(jù)igbt功率開(kāi)關(guān)管故障位置，調(diào)整冗余橋臂中繼電器ks、繼電器kx觸點(diǎn)位置，以及導(dǎo)通其中的雙向晶閘管tra、trb、trc來(lái)進(jìn)行拓?fù)淝袚Q，基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器運(yùn)行模式保持在三相六開(kāi)關(guān)模式下運(yùn)行，即重構(gòu)至相應(yīng)的初級(jí)容錯(cuò)拓?fù)?；利用正常運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，確定初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管，完成svpwm控制；

29、（三）確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制

30、發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，冗余橋臂中的繼電器ks、kx及雙向晶閘管tra、trb、trc保持初級(jí)單管故障容錯(cuò)后的狀態(tài)，根據(jù)igbt功率開(kāi)關(guān)管故障位置，調(diào)整拓?fù)淝袚Q電路中的繼電器km觸點(diǎn)位置以及控制導(dǎo)通雙向晶閘管trab、trac來(lái)進(jìn)行拓?fù)淝袚Q，基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器運(yùn)行模式切換為三相四開(kāi)關(guān)降額運(yùn)行，即重構(gòu)至相應(yīng)的次級(jí)容錯(cuò)拓?fù)?；確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相，確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)狀態(tài)與基本電壓矢量，進(jìn)行扇區(qū)劃分，確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，完成svpwm控制。

31、進(jìn)一步的，（二）確定初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制中確定容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制中，發(fā)生初級(jí)單管故障時(shí)，根據(jù)igbt功率開(kāi)關(guān)管故障位置，調(diào)整冗余橋臂中繼電器ks、繼電器kx觸點(diǎn)位置，以及導(dǎo)通其中的雙向晶閘管tra、trb、trc來(lái)進(jìn)行拓?fù)淝袚Q，基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器運(yùn)行模式保持在三相六開(kāi)關(guān)模式下運(yùn)行，即重構(gòu)至相應(yīng)的初級(jí)容錯(cuò)拓?fù)?；利用正常運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，確定初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管，完成svpwm控制，具體方法為：

32、（1）根據(jù)igbt功率開(kāi)關(guān)管故障位置，調(diào)整冗余橋臂中繼電器ks、繼電器kx觸點(diǎn)位置，以及導(dǎo)通其中的雙向晶閘管tra、trb、trc來(lái)進(jìn)行拓?fù)淝袚Q，基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器運(yùn)行模式保持在三相六開(kāi)關(guān)模式下運(yùn)行，即重構(gòu)至相應(yīng)的初級(jí)容錯(cuò)拓?fù)洌?/p>

33、當(dāng)診斷出a相上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s1發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，雙向晶閘管tra的控制極信號(hào)輸入為高電平狀態(tài)，雙向晶閘管trb、trc、trab、trac的控制極信號(hào)輸入為低電平狀態(tài)，此時(shí)雙向晶閘管tra導(dǎo)通，雙向晶閘管trb、trc、trab、trac關(guān)斷，繼電器ks保持在觸點(diǎn)1，繼電器kx保持在觸點(diǎn)2，繼電器km保持在觸點(diǎn)1；使得冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7重構(gòu)成a相上橋臂；此時(shí)停止對(duì)故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s1的信號(hào)輸入，控制故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s4以及igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的通斷；

34、當(dāng)診斷出a相下橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s4發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，雙向晶閘管tra的控制極信號(hào)輸入為高電平狀態(tài)，雙向晶閘管trb、trc、trab、trac的控制極信號(hào)輸入為低電平狀態(tài)；繼電器ks、kx接入電流信號(hào)，此時(shí)繼電器ks切換至觸點(diǎn)2，繼電器kx切換至觸點(diǎn)1，繼電器km保持在觸點(diǎn)1；使得冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7重構(gòu)成a相下橋臂；此時(shí)停止對(duì)故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s4的信號(hào)輸入，控制故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s1以及igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的通斷；

35、當(dāng)診斷出b相上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s3發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，雙向晶閘管trb的控制極信號(hào)輸入為高電平狀態(tài)，雙向晶閘管tra、trc、trab、trac的控制極信號(hào)輸入為低電平狀態(tài)；此時(shí)雙向晶閘管trb導(dǎo)通，雙向晶閘管tra、trc、trab、trac關(guān)斷，繼電器ks保持在觸點(diǎn)1，繼電器kx保持在觸點(diǎn)2，繼電器km保持在觸點(diǎn)1；使得冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7重構(gòu)成b相上橋臂；此時(shí)停止對(duì)故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s3的信號(hào)輸入，控制故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s6以及igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的通斷；

36、當(dāng)診斷出b相下橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s6發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，雙向晶閘管trb的控制極信號(hào)輸入為高電平狀態(tài)，雙向晶閘管tra、trc、trab、trac的控制極信號(hào)輸入為低電平狀態(tài)；此時(shí)雙向晶閘管trb導(dǎo)通，雙向晶閘管tra、trc、trab、trac關(guān)斷，繼電器ks、kx接入電流信號(hào)，此時(shí)繼電器ks切換至觸點(diǎn)2，繼電器kx切換至觸點(diǎn)1，繼電器km保持在觸點(diǎn)1；使得冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7重構(gòu)成b相下橋臂；此時(shí)停止對(duì)故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s6的信號(hào)輸入，控制故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s3以及igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的通斷；

37、當(dāng)診斷出c相上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s5發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，雙向晶閘管trc的控制極信號(hào)輸入為高電平狀態(tài)，雙向晶閘管tra、trb、trab、trac的控制極信號(hào)輸入為低電平狀態(tài)；此時(shí)雙向晶閘管trc導(dǎo)通，雙向晶閘管tra、trb、trab、trac關(guān)斷，繼電器ks保持在觸點(diǎn)1，繼電器kx保持在觸點(diǎn)2，繼電器km保持在觸點(diǎn)1；使得冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7重構(gòu)成c相上橋臂；此時(shí)停止對(duì)故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s5的信號(hào)輸入，控制故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s2以及igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的通斷；

38、當(dāng)診斷出c相下橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s2發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，雙向晶閘管trc的控制極信號(hào)輸入為高電平狀態(tài)，雙向晶閘管tra、trb、trab、trac的控制極信號(hào)輸入為低電平狀態(tài)；此時(shí)雙向晶閘管trc導(dǎo)通，雙向晶閘管tra、trb、trab、trac關(guān)斷，繼電器ks、kx接入電流信號(hào)，此時(shí)繼電器ks切換至觸點(diǎn)2，繼電器kx切換至觸點(diǎn)1，繼電器km保持在觸點(diǎn)1；使得冗余橋臂中的igbt功率開(kāi)關(guān)管s7重構(gòu)成c相下橋臂；此時(shí)停止對(duì)故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s2的信號(hào)輸入，控制故障相igbt功率開(kāi)關(guān)管s5以及igbt功率開(kāi)關(guān)管s7的通斷；

39、（2）利用正常運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，確定初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管，完成svpwm控制；

40、當(dāng)a相上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s1發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，容錯(cuò)后，初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管為：igbt功率開(kāi)關(guān)管s7、s2、s3、s4、s5、s6；

41、當(dāng)a相下橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s4發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，容錯(cuò)后，初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管為：igbt功率開(kāi)關(guān)管s1、s2、s3、s7、s5、s6；

42、當(dāng)b相上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s3發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，容錯(cuò)后，初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管為：igbt功率開(kāi)關(guān)管s1、s2、s7、s4、s5、s6；

43、當(dāng)b相下橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s6發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，容錯(cuò)后，初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管為：igbt功率開(kāi)關(guān)管s1、s2、s3、s4、s5、s7；

44、當(dāng)c相上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s5發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，容錯(cuò)后，初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管為：igbt功率開(kāi)關(guān)管s1、s2、s3、s4、s7、s6；

45、當(dāng)c相下橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管s2發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，容錯(cuò)后，初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管為：igbt功率開(kāi)關(guān)管s1、s7、s3、s4、s5、s6；

46、根據(jù)正常運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，確定有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，產(chǎn)生pwm信號(hào)輸入至有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管的門(mén)極，控制有效使用的igbt功率開(kāi)關(guān)管的通斷，完成初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制。

47、進(jìn)一步的，（三）確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制中，發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，冗余橋臂中的繼電器ks、kx及雙向晶閘管tra、trb、trc保持初級(jí)單管故障容錯(cuò)后的狀態(tài)，根據(jù)igbt功率開(kāi)關(guān)管故障位置，調(diào)整拓?fù)淝袚Q電路中的繼電器km觸點(diǎn)位置以及控制導(dǎo)通雙向晶閘管trab、trac來(lái)進(jìn)行拓?fù)淝袚Q，基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器運(yùn)行模式切換為三相四開(kāi)關(guān)降額運(yùn)行，即重構(gòu)至相應(yīng)的次級(jí)容錯(cuò)拓?fù)?；確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相，確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)狀態(tài)與基本電壓矢量，進(jìn)行扇區(qū)劃分，確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，完成svpwm控制，其中：

48、發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，冗余橋臂中的繼電器ks、kx及雙向晶閘管tra、trb、trc保持初級(jí)單管故障容錯(cuò)后的狀態(tài)，根據(jù)igbt功率開(kāi)關(guān)管故障位置，調(diào)整拓?fù)淝袚Q電路中的繼電器km觸點(diǎn)位置以及控制導(dǎo)通雙向晶閘管trab、trac來(lái)進(jìn)行拓?fù)淝袚Q，基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器運(yùn)行模式切換為三相四開(kāi)關(guān)降額運(yùn)行，即重構(gòu)至相應(yīng)的次級(jí)容錯(cuò)拓?fù)洌唧w方法為：

49、當(dāng)診斷出a相負(fù)載所連接的上橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管或者下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，雙向晶閘管trab、trac的控制極信號(hào)輸入為低電平狀態(tài)，雙向晶閘管trab、trac保持關(guān)斷；繼電器km接入電流信號(hào)，此時(shí)繼電器km觸點(diǎn)切換至觸點(diǎn)2；使得a相負(fù)載通過(guò)繼電器km連接至電容c1、電容c2兩電容中點(diǎn)n，b相負(fù)載連接至b相橋臂中點(diǎn)b，c相負(fù)載連接至c相橋臂中點(diǎn)c；

50、當(dāng)診斷出b相負(fù)載所連接的上橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管或者下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，雙向晶閘管trab的控制極信號(hào)輸入為高電平狀態(tài)，trac的控制極信號(hào)輸入為低電平狀態(tài)，雙向晶閘管trab導(dǎo)通，雙向晶閘管trac關(guān)斷；繼電器km接入電流信號(hào)，此時(shí)繼電器km觸點(diǎn)切換至觸點(diǎn)2；使得a相負(fù)載通過(guò)繼電器km連接至電容c1、電容c2兩電容中點(diǎn)n，b相負(fù)載通過(guò)雙向晶閘管trab連接至a相橋臂中點(diǎn)a，c相負(fù)載連接至c相橋臂中點(diǎn)c；

51、當(dāng)診斷出c相負(fù)載所連接的上橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管或者下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，trab的控制極信號(hào)輸入為低電平狀態(tài)，trac的控制極信號(hào)輸入為高電平狀態(tài)，雙向晶閘管trab關(guān)斷，雙向晶閘管trac導(dǎo)通；繼電器km接入電流信號(hào)，此時(shí)繼電器km觸點(diǎn)切換至觸點(diǎn)2；使得a相負(fù)載通過(guò)繼電器km連接至電容c1、電容c2兩電容中點(diǎn)n，b相負(fù)載連接至b相橋臂中點(diǎn)b，c相負(fù)載通過(guò)雙向晶閘管trac連接至a相橋臂中點(diǎn)a。

52、進(jìn)一步的，（三）確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制中，發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，冗余橋臂中的繼電器ks、kx及雙向晶閘管tra、trb、trc保持初級(jí)單管故障容錯(cuò)后的狀態(tài)，根據(jù)igbt功率開(kāi)關(guān)管故障位置，調(diào)整拓?fù)淝袚Q電路中的繼電器km觸點(diǎn)位置以及控制導(dǎo)通雙向晶閘管trab、trac來(lái)進(jìn)行拓?fù)淝袚Q，基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器運(yùn)行模式切換為三相四開(kāi)關(guān)降額運(yùn)行，即重構(gòu)至相應(yīng)的次級(jí)容錯(cuò)拓?fù)?；確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相，確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)狀態(tài)與基本電壓矢量，進(jìn)行扇區(qū)劃分，確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，完成svpwm控制，其中：

53、確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相，確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)狀態(tài)與基本電壓矢量，進(jìn)行扇區(qū)劃分，確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，完成svpwm控制；

54、（a）確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相，具體方法為：

55、當(dāng)a相負(fù)載所連接的上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管或者下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，容錯(cuò)后，b相負(fù)載連接至b相橋臂中點(diǎn)b，c相負(fù)載連接至c相橋臂中點(diǎn)c，次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相為：b、c相橋臂；

56、當(dāng)b相負(fù)載所連接的上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管或者下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，容錯(cuò)后，b相負(fù)載連接至a相橋臂中點(diǎn)a，c相負(fù)載連接至c相橋臂中點(diǎn)c，次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相為：a、c相橋臂；

57、當(dāng)c相負(fù)載所連接的上橋臂的igbt功率開(kāi)關(guān)管或者下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管發(fā)生次級(jí)單管故障時(shí)，容錯(cuò)后，b相負(fù)載連接至b相橋臂中點(diǎn)b，c相負(fù)載連接至a相橋臂中點(diǎn)a，次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相為：a、b相橋臂；

58、（b）確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)狀態(tài)與基本電壓矢量；

59、在切換次級(jí)容錯(cuò)拓?fù)浜螅鄻虮凼冀K連接b、c兩相負(fù)載，a相負(fù)載始終連接至電容中點(diǎn)n，僅需對(duì)b、c相負(fù)載所連接的橋臂進(jìn)行控制即可，共輸出22=4種電壓狀態(tài)組合，即4種開(kāi)關(guān)狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)4個(gè)基本電壓矢量，v1(00)、v2(10)、v3(11)、v4(01)；開(kāi)關(guān)函數(shù)括號(hào)內(nèi)的兩個(gè)數(shù)字0，1分別表示b、c相負(fù)載連接的橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，第一個(gè)數(shù)字表示b相負(fù)載連接的橋臂開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)“0”表示b相負(fù)載連接的上橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，b相負(fù)載連接的下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)狀態(tài)“1”表示b相負(fù)載連接的上橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，b相負(fù)載連接的下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；第二個(gè)數(shù)字表示c相負(fù)載連接的橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)“0”表示c相負(fù)載連接的上橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，c相負(fù)載連接的下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)狀態(tài)“1”表示c相負(fù)載連接的上橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，c相負(fù)載連接的下橋臂igbt功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷；

60、（c）確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的扇區(qū)劃分；

61、定義函數(shù)：

62、；；

63、確定a值、b值與實(shí)際扇區(qū)編號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，完成扇區(qū)劃分；當(dāng)a值大于0，b值大于0時(shí)，對(duì)應(yīng)第i扇區(qū)；當(dāng)a值小于0，b值大于0時(shí)，對(duì)應(yīng)第ii扇區(qū)；當(dāng)a值小于0，b值小于0時(shí)，對(duì)應(yīng)第iii扇區(qū)；當(dāng)a值大于0，b值小于0時(shí)，對(duì)應(yīng)第iv扇區(qū)；

64、基本電壓矢量與各扇區(qū)對(duì)應(yīng)關(guān)系為：i扇區(qū)對(duì)應(yīng)的基本電壓矢量為：v1(00)、v2(10)，ii扇區(qū)對(duì)應(yīng)的基本電壓矢量為：v2(10)、v3(11)，iii扇區(qū)對(duì)應(yīng)的基本電壓矢量為：v3(11)、v4(01)，iv扇區(qū)對(duì)應(yīng)的基本電壓矢量為：v4(01)、v1(00)；

65、（d）確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序；

66、定義中間變量tx、ty、tz分別為一個(gè)周期內(nèi)合成參考矢量的基本電壓矢量中兩個(gè)有效矢量和總的零矢量的作用時(shí)間：

67、；；；

68、在扇區(qū)i中，作用的兩個(gè)有效矢量分別為v1(00)、v2(10)，零矢量由v1(00)、v3(11)合成，其中v1(00)的作用時(shí)間為t1=tx+tz/2，v2(10)的作用時(shí)間為t2=ty，v3(11)的作用時(shí)間為t3=tz/2；作用次序?yàn)関1(00)、v2(10)、v3(11)、v2(10)、v1(00)；

69、在扇區(qū)ii中，作用的兩個(gè)有效矢量分別為v2(10)，v3(11)，零矢量由v1(00)、v3(11)合成，其中v1(00)的作用時(shí)間為t1=tz/2，v2(10)的作用時(shí)間為t2=tx，v3(11)的作用時(shí)間為t3=ty+tz/2；作用次序?yàn)関1(00)、v2(10)、v3(11)、v2(10)、v1(00)；

70、在扇區(qū)iii中，作用的兩個(gè)有效矢量分別為v3(11)、v4(01)，零矢量由v1(00)、v3(11)合成，其中v1(00)的作用時(shí)間為t1=tz/2，v4(01)的作用時(shí)間為t2=ty，v3(11)的作用時(shí)間為t3=tx+tz/2；作用次序?yàn)関1(00)、v4(01)、v3(11)、v4(01)、v1(00)；

71、在扇區(qū)iv中，作用的兩個(gè)有效矢量分別為v4(01)、v1(00)，零矢量由v1(00)、v3(11)合成，其中v1(00)的作用時(shí)間為t1=ty+tz/2，v4(01)的作用時(shí)間為t2=tx，v3(11)的作用時(shí)間為t3=tz/2；作用次序?yàn)関1(00)、v4(01)、v3(11)、v4(01)、v1(00)；

72、（e）完成svpwm控制；

73、根據(jù)次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的基本電壓矢量的作用時(shí)間與作用次序，確定次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相中igbt功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，產(chǎn)生pwm信號(hào)輸入至次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相中igbt功率開(kāi)關(guān)管的門(mén)極，控制次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下有效使用相中igbt功率開(kāi)關(guān)管的通斷，完成次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制。

74、一種基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制系統(tǒng)，實(shí)施所述的基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制方法，實(shí)現(xiàn)基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制，分3個(gè)模塊分別執(zhí)行正常運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制、初級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制和次級(jí)單管故障容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)下的svpwm控制。

75、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，實(shí)施所述的基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制方法，實(shí)現(xiàn)基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制。

76、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)施所述的基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制方法，實(shí)現(xiàn)基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)型逆變器的控制。

77、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1）提出的容錯(cuò)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只增加晶閘管與繼電器，成本較低控制、控制難度較小；2）提出的容錯(cuò)控制算法調(diào)制簡(jiǎn)單，次級(jí)故障所有情況皆用同一種控制算法；3）本發(fā)明可以完成所有初級(jí)、次級(jí)單管開(kāi)路故障容錯(cuò)控制，初級(jí)故障可以全功率運(yùn)行，次級(jí)故障降額運(yùn)行；4）使用本發(fā)明提出的容錯(cuò)型拓?fù)浜腿蒎e(cuò)控制方法可以作為單獨(dú)模塊，方便接入電機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)可持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。