一种基于FPGA的三电平ANPC桥臂IGBT短路故障建模方法技术

本发明专利技术涉及ANPC变流器的建模方法，具体为一种基于FPGA的三电平ANPC桥臂IGBT短路故障建模方法。一种基于FPGA的三电平ANPC桥臂IGBT短路故障建模方法，其特征在于：首先通过分析正常工况和桥臂IGBT短路故障工况下功率器件各开关序列下对应的电流通路，得到输出电压、电流的对应表达式，设计出包含IGBT短路故障状态的桥臂模型，再将故障模式设置触发开关，方便在正常工况运行中切换故障状态。本发明专利技术搭建了基于FPGA的三电平ANPC桥臂IGBT短路故障模型，运算速度快，精度高，实时仿真步长可达100ns，既可进行正常工况下三电平控制器的测试，也可以提供桥臂短路故障模式下的工况测试。试。试。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的三电平ANPC桥臂IGBT短路故障建模方法


[0001]本专利技术涉及ANPC变流器的建模方法，具体为一种基于FPGA的三电平ANPC桥臂IGBT短路故障建模方法。

技术介绍

[0002]随着功率器件开关频率的提高，多电平逆变器的应用范围越来越广。而有源中点箝位型三电平ANPC拓扑有效克服了中点箝位型三电平NPC拓扑的损耗分布不均问题，且控制简单，在现代新能源行业的应用也是越来越广泛。
[0003]目前，对于电力电子控制器的开发，基于模型的开发方式越来越成为主流。在这个开发模式中，硬件在环半实物仿真测试是一种典型的测试方法。硬件在环仿真，是将真的控制器实物与虚拟的被控对象模型（用实时仿真硬件实现）连接起来，可以低成本、高效实现控制器的功能、性能测试。而且在破坏性试验方面，半实物仿真测试更具优势，节约了器件损坏换新的成本。
[0004]目前三电平ANPC变流器主电路通常采用MATLAB仿真软件的SimPowerSystems模块库中的自带的元器件和开关模块搭建而成。由于MATLAB仿真软件的SimPowerSys本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的三电平ANPC桥臂IGBT短路故障建模方法，其特征在于：首先通过分析正常工况和桥臂IGBT短路故障工况下功率器件各开关序列下对应的电流通路，得到输出电压、电流的对应表达式，设计出包含IGBT短路故障状态的桥臂模型，再将故障模式设置触发开关，方便在正常工况运行中切换故障状态。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的三电平ANPC桥臂IGBT短路故障建模方法，其特征在于：电流通路中包括P、OU1、OU2 、OL1、 OL2 、N六种开关状态；P开关状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为110001，输出电压为+Udc/2，若iT1=iT2=iac，iac≥0； 若
‑
iD1=
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iD2=
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iac，iac<0；OU1开关状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为010010，输出电压为0，若
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iD5=iT2=iac，iac≥0； 若
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iD2=iT5=
‑
iac，iac<0；OU2开关状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为010110，输出电压为0，若
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iD5=iT2=iac，iac≥0； 若
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iD2=iT5=
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iac，iac<0；OL1开关状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为001001，输出电压为0，若
‑
iD3=iT6=iac，iac≥0； 若
‑
iD6=iT3=
‑
iac，iac<0；OL2开关状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为101001，输出电压为0，若
‑
iD3=iT6=iac，iac≥0； 若
‑
iD6=iT3=
‑
iac，iac<0；N开关状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为001110，输出电压为
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Udc/2，若
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iD3=
‑
iD4=iac，iac≥0； 若iT3=iT4=
‑
iac，iac<0；iT1、iT2、 iT3 、iT4 、iT5、 iT6分别为T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的电流，
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iD1、
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iD2、
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iD3、
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iD4、
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iD5、
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iD6分别为D1、D2 、D3 、D4 、D5、D6二极管的电流，iac为桥臂输出电流，Udc为直流侧电压。3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的三电平ANPC桥臂IGBT短路故障建模方法，其特征在于：上桥臂IGBT短路故障包括T1短路1、T1短路2、T1短路3、T2短路1、T2短路2、T2短路3、T5短路1、T 5短路2、T5短路3九种短路状态；T1短路1状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为110010，输出电压为+Uh/2，若iT1=iT5=idl1，iT2=iac， iac≥0，若iT1=iT5=idl1，iD2= iac ，iac<0；T1短路2状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为110110，输出电压为+Uh/2，若iT1=iT5=idl1，iT2=iac， iac≥0，若iT1=iT5=idl1，iD2= iac ，iac<0；T1短路3状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为101110，输出电压为
‑ꢀ
Ul，若iT1=iT5=idl1，
‑
iD3=
‑
iD4=iac， iac≥0，若iT1=iT5=idl1，iT3=iT4=
‑
iac，iac<0；T2短路1状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为011001，输出电压为0，若
‑
iD5=iT2=iac/2，
‑
iD3=iT6=iac/2， iac≥0，若
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iD6=iT3=
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iac，iac<0；T2短路2状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为111001，输出电压为+Uh/2，若iT1=iT2=iT3=
‑
iD6=idl2，iac≥0，若iT1=iT2=iT3=
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iD6=idl2，iac<0；T2短路3状态下T1、T2 、T3 、T4 、T5、T6双向开关器件的开关序列为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：常秀丽，俞晓丽，水富丽，王清，连蓉，王泉策，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：