三相电机驱动系统逆变器故障补救与容错策略

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1、ELECTRICDRIVE2015Vo1．45No．5电气传动2015年第45卷第5期三相电机驱动系统逆变器故障补救与容错策略姜保军，安群涛，路梅(1．重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆400074；2．哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江哈尔滨150001)摘要：电机驱动系统的安全运行得到了研究者的广泛重视。逆变器是电机驱动系统中故障频发的薄弱环节，对目前逆变器的故障隔离、补救和容错方案进行了归纳，介绍了各方案所采用的拓扑和控制策略，并以永磁同步电机驱动系统为例对各容错逆变器的性能进行了对比，其结果可以为

2、提高电机驱动系统安全性设计提供指导。关键词：电机驱动；逆变器；安全性；故障补救；容错中图分类号：TM464文献标识码：AFaultRemedialandTolerantStrategiesofInvertersinThree—phaseMotorDrivesJIANGBao-jun，ANQun-tao2,LUMei(1．CollegeofMechatronicsandAutomationEngineering，Chongqingfiaotonge，Chongqing400074，China；2．Depaa

3、memofElectricalEngineering，Ha~inInstituteofTechnology，Harbin150001，Heilongfiang，China)Abstract：Thesafeoperationofmotordrivesystemsispaidmuchattentionrecently．Becauseoffrequentfaultoccurrence，theinverterisafragilepartinmotordrivesystems．Asurveyandreviewone

4、xistingtechniquesoffaultisolation，remedyandtolerancewaspresented．Thetopologyandrelatedcontrolstrategyofeachschemewereintroduced，andtheirperformanceswerecomparedinpermanentmagnetsynchronousmotordrivesystems．Theconclusionprovidesguidancefordesigningasafermo

5、tordrivesystem．Keywords：motordrive；inverter；security；faultremedy；faulttolerance部分性能指标有所降低的情况下安全运行。容1引言错和补救的前提是要对系统中的故障进行诊断、电压源逆变器供电的三相电机驱动系统以定位和隔离，对于逆变器故障，人们已提出了很其优越的性能和较高的效率在工业、电动汽车、多诊断和定位方法，文献[3—7]对其进行了综述。军事、航天航空等领域得到了广泛应用。然而，本文从保障电机驱动系统安全运行的策略由于电力电子器件及

6、其驱动电路的脆弱性，使得出发，对现有的逆变器故障隔离、补救与容错方逆变器成为系统中故障频发的薄弱环节⋯。因案进行归纳，介绍各方案所用的拓扑和控制策此，实施逆变器的故障诊断、故障隔离、故障补救略，并以永磁同步电机驱动系统为例对各容错逆与容错策略是提高电机驱动系统安全性的有效变器的性能进行对比。途径。2逆变器故障的隔离电机容错驱动是指通过对系统故障进行实时诊断和分析，在发生故障后主动重构系统的软硬本文仅讨论与逆变器有关的故障，常见故障件结构，从而确保整个系统在不损失性能指标或包括：作者简介：姜保军(1965一

7、)，男，副教授，博士，Email：jiangO31@163．toni3电气传动2015年第45卷第5期姜保军，等：三相电机驱动系统逆变器故障补救与容错策略1)单个开关管开路故障；2)单个开关管短路故障；3)单相开路故障；4)桥臂直通短路故障。无论容错还是故障补救，都需要对故障进行隔离，隔离方法如图1所示。图la属于被动隔离技术，电路简单、成本低，适用于桥臂短路故障的隔离。图1b属于主动隔离技术，根据诊断和图2三相半桥逆变器拓扑Fig．2Three—phasehalf-bridgeinvertertopol

8、ogy定位出的故障开关的位置，烧断相应的快速熔丝来实现。正常情况下晶闸管均处于关断状态，当a=-Ilimsin0Tx发生故障时，控制器触发TRx导通，直流电源(2)。通过熔丝F和晶闸管TRx+。给电容c：充电，产生很大的冲击电流短时间内将F熔断，从而隔离此时，合成最大幅值为／,ira的电流矢量：掉T支路。通过合理选取电容、晶闸管和快速熔J=ej2n／3+fej4n／3)c丝的参数，能够保证在需要时间内将相应熔丝可／，j+x／2