1、近年來，多電平逆變器在航空、煤礦、電力等大功率領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用，其中三電平逆變器以其損耗小、諧波含量低等優(yōu)點(diǎn)受到國內(nèi)外學(xué)者的青睞。然而，逆變器中的功率器件是最易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)，一旦功率器件發(fā)生故障，輕則帶來經(jīng)濟(jì)損失重則威脅系統(tǒng)安全。本文以中點(diǎn)箝位型（Neutral Point Clamped，NPC）三電平逆變器為對(duì)象，研究其功率器件的故障診斷與容錯(cuò)控制，從而實(shí)現(xiàn)功率器件故障后系統(tǒng)可以持續(xù)工作，提高系統(tǒng)的可靠性。
　　首

2、先，以三電平逆變器工作原理為基礎(chǔ)，分析位于不同位置的功率器件發(fā)生短路或開路故障后，逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中電流流通路徑的不同。分析得到，通過提取每一時(shí)刻箝位二極管電流、橋臂開關(guān)狀態(tài)和負(fù)載電流，不僅可以準(zhǔn)確定位故障功率器件，而且可以診斷出故障器件的故障類型，進(jìn)而得到基于電流流通路徑的三電平逆變器故障診斷邏輯。通過Matlab仿真驗(yàn)證了該故障診斷方法的有效性，可以實(shí)現(xiàn)任一開關(guān)器件發(fā)生短路或開路故障后，故障被快速診斷。
　　為了有效地進(jìn)行容錯(cuò)控

3、制，分析不同位置的功率器件發(fā)生短路或開路故障后，三電平逆變器電壓空間矢量的變化。根據(jù)故障后電壓空間矢量的分布特點(diǎn)，將功率器件的故障分為I型、II型和III型故障。指出I型和II型故障發(fā)生后，逆變器僅利用自身冗余矢量，即可完成容錯(cuò)控制。而III型故障發(fā)生后，必須通過拓?fù)渲貥?gòu)才可以實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)運(yùn)行。
　　針對(duì)I型和II型故障，采用基于電壓空間矢量冗余的容錯(cuò)控制方法。具體給出其扇區(qū)劃分方法、矢量合成順序，進(jìn)而得到其空間矢量脈沖寬度調(diào)制（SV

4、PWM）算法。通過 Matlab仿真，驗(yàn)證了該容錯(cuò)控制方法的有效性，可以實(shí)現(xiàn)在I型和II型故障發(fā)生后，逆變器容錯(cuò)運(yùn)行。
　　針對(duì)III型故障，提出基于拓?fù)渲貥?gòu)的容錯(cuò)控制方法。先以兩電平拓?fù)渲貥?gòu)型容錯(cuò)逆變器為例，即三相四開關(guān)逆變器，介紹拓?fù)渲貥?gòu)的基本思想。進(jìn)而得到三電平容錯(cuò)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)故障發(fā)生后，三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重構(gòu)為三相八開關(guān)逆變器。分析三相八開關(guān)逆變器的空間矢量，得到其空間矢量合成方法。通過Matlab仿真驗(yàn)證，表明