Independent Control Scheme for Nonredundant Two-Leg Fault-Tolerant Back-to-Back Converter-Fed Induction Motor Drives
Independent Control Scheme for Nonredundant Two-Leg Fault-Tolerant Back-to-Back Converter-Fed Induction Motor Drives
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非冗余两桥臂容错背靠背变流器馈电感应电机驱动器的独立控制方案
DOI：
10.1109/tie.2016.2581761
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发表时间：
2016-06
影响因子：
7.7
通讯作者：
Jin Zhao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dehong Zhou;Jin Zhao
本文提出了一种非冗余的拓扑结构，在背靠背变换器供电的感应电动机驱动器的两个腿故障的调查。在任何两个逆变器桥臂中发生故障的情况下，六桥臂背靠背转换器可以通过采用连接到整流器桥臂的一个电机相和连接到直流链路电容器中点的另一个相来改变为四桥臂背靠背转换器，以用于容错操作。四桥臂背靠背变换器由于不需要额外的功率开关管来实现容错而具有很大的吸引力。然而，由于逆变器和整流器之间的共桥臂连接，整流器和电机驱动器是深度耦合的。提出了一种新的基于模型预测控制的方案，以实现电网和电机电流的独立控制。分析了整流器和电机驱动独立控制的电压限制，并通过电容电压抑制提高了直流侧电压利用率。与所提出的方案，变换器的输出速度范围下降，但其他性能，如输出转矩能力，单位功率因数，和动态响应，发生故障后，保持。最后，通过一个基于TMS320F28335 DSP的样机验证了控制方案。
This paper presents an investigation on a nonredundant topology for two-leg fault at a back-to-back converter-fed induction motor drives. In the case of faults occurring in any two inverter legs, the six-leg back-to-back converter can be changed to a four-leg back-to-back converter by employing one motor phase connected to the rectifier leg and another phase connected to the dc-link capacitor mid-point for fault-tolerant operation. The four-leg back-to-back converter is very attractive for the merit of not requiring additional power switches for fault-tolerant. However, as the shared-leg connection between inverter and rectifier, the rectifier and the motor drive are deeply coupled. A novel scheme-based model-predictive control is presented to achieve independent control of the grid and motor currents. The voltage limitation for independent control of the rectifier and motor drive is analyzed, and the dc-link voltage utilization is improved by capacitor voltage suppression. With the proposed scheme, the output speed range of the converter is degraded, but other performances, such as output torque capability, unity power factor, and the dynamic response, are maintained after faults occur. Finally, the control concept is verified by a TMS320F28335 DSP-based prototype.
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