三电平Buck-Boost变流器直流电容与IGBT开路故障非侵入式监测方法

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三电平Buck-Boost变流器具有双向馈能和能量传输高效的特点。针对直流电容器容值衰退和IGBT开路故障两种典型失效模式,论文提出了一种利用变流器自身传感器同时对直流电容容值衰退和IGBT开路故障非侵入式在线监测的方法。首先,分析了三电平Buck-Boost变流器开关运行模态及其切换顺序。然后,采用特定开关模态消除直流电容等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)影响,分别推导了子模块电容的容值特征解析表达式。最后,利用每个开关周期所计算出的等效容值特征检测和定位IGBT开路故障。仿真和实验结果表明,利用开关模态容值特征能够同时监测三电平Buck-Boost变流器直流电容状态和IGBT开路故障,平均容值监测误差小于1%且可以消除ESR的影响,利用容值特征畸变能够在2~3个开关周期内检测出IGBT开路故障。
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