[0001] 本发明涉及一种逆变器，尤其是涉及一种具有容错功能的T型三电平逆变器及其容错控制方法。

[0002] T型三电平逆变器也称为T型中点钳位三电平逆变器(T‑type neutral‑point‑clamped inverter，TNPC)，其已广泛应用于许多工业场合，例如可再生能源系统、并网系统、牵引逆变器、感应电机控制系统等，其主电路的拓扑结构如图1所示，其包括a相的第1个功率开关器件Sa1、a相的第2个功率开关器件Sa2、a相的第3个功率开关器件Sa3、a相的第4个功率开关器件Sa4、b相的第1个功率开关器件Sb1、b相的第2个功率开关器件Sb2、b相的第3个功率开关器件Sb3、b相的第4个功率开关器件Sb4、c相的第1个功率开关器件Sc1、c相的第2个功率开关器件Sc2、c相的第3个功率开关器件Sc3、c相的第4个功率开关器件Sc4，上述12个功率开关器件均为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。T型三电平逆变器由二极管中点钳位(Neutral‑Point Clamped，NPC)逆变器变换而来，相比于NPC逆变器具有更低的导通损耗和更高的效率等优点，相比于传统的两电平逆变器具有输出电压总谐波失真度低、功率密度高、功率开关器件电压应力低等优点。但是，与其他多电平逆变器一样，功率开关器件数量的增加，系统复杂性的提高，导致T型三电平逆变器在运行过程中因过载、温升、不规范操作等原因而出现各种故障的概率有所提高，其中功率开关器件的故障是最常见的一种，由于这些功率开关器件中只要其中一个出现故障，那么整个T型三电平逆变器就会失效甚至引起严重的后果，因此，故障诊断和容错控制对于确保T型三电平逆变器的可靠性变得更加重要。

[0003] 目前，国内外针对T型三电平逆变器的容错控制问题已开展了一些研究。例如：Choi U、Blaabjerg F、Lee K等人在IEEE Transactions on Power Electronics(IEEE电力电子汇刊)中提出的Reliability improvement of a T‑type three‑level inverter with fault‑tolerant control strategy(采用容错控制策略的T型三电平逆变器可靠性改进)(2015，30(5)，2660‑2673)，其将T型三电平逆变器的故障类型分为半桥开关故障和中性点开关故障两种情况，提出了一种基于更换开关状态或改变开关状态持续时间的容错控制策略。这种容错控制方法的优点是不需要改变原来T型三电平逆变器的主电路的拓扑结构，只需要改变控制策略就可以让T型三电平逆变器在功率开关器件故障状态下继续工作。
但是，这种容错控制方法的缺点也非常明显，T型三电平逆变器的主电路无法维持非故障情况下的最大功率输出，只能降低额定功率进行工作。

[0004] 又如：Chen J、Chen A、Xing X、Zhang C等人在2017IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition(2017年IEEE应用电力电子会议暨展览会)中提出的Fault‑tolerant control strategy for T‑type three‑level inverter with neutral‑point voltage balancing(中点电压平衡T型三电平逆变器容错控制策略)(2017，3420‑3425)，其在检测到T型三电平逆变器中的功率开关器件发生故障时，由于某些电压矢量因为故障原因不能获得，该策略利用能获得的电压矢量进行重新组合，使得输出波形不再发生畸变，而且其在重新组合电压矢量时还考虑了电容中点电压平衡的问题。这种容错控制方法的缺点是容错后输出的电压波形电平数下降了，线电压由原来的五电平变成了三电平，导致输出电压的谐波有所增加。

[0005] 再如：Xu S、Zhang J、Hang J等人在IEEE Transactions  on Industry Applications(IEEE工业应用汇刊)提出的Investigation of a fault‑tolerant three‑level T‑type inverter system(T型三电平逆变器系统故障容错研究)(2017，53(5)，4613‑4623)，其在原来T型三电平逆变器的三个半桥桥臂的基础上，增加一个额外的半桥，当检测到有半桥桥臂发生功率开关器件故障时，额外增加的半桥用来代替故障的半桥桥臂，同时在主电路中也增加了一些快速熔断器用来阻断发生故障的半桥桥臂。这种容错控制方法的优点是可以在容错情况下满额输出原来的额定功率，但是这种容错控制方法使用了数量较多的额外器件，包括6个晶闸管、2个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及8个快速熔断器。

[0034] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0035] 本发明提出了一种具有容错功能的T型三电平逆变器，如图2所示，包括a相桥臂电路、b相桥臂电路、c相桥臂电路、两个分压电容、容错单元，每相桥臂电路由四个功率开关器件、一个电阻和一个电感组成，a相桥臂电路由a相的第1个功率开关器件Sa1、a相的第2个功率开关器件Sa2、a相的第3个功率开关器件Sa3、a相的第4个功率开关器件Sa4、a相的电阻Ra和a相的电感La组成，b相桥臂电路由b相的第1个功率开关器件Sb1、b相的第2个功率开关器件Sb2、b相的第3个功率开关器件Sb3、b相的第4个功率开关器件Sb4、b相的电阻Rb和b相的电感Lb组成，c相桥臂电路由c相的第1个功率开关器件Sc1、c相的第2个功率开关器件Sc2、c相的第3个功率开关器件Sc3、c相的第4个功率开关器件Sc4、c相的电阻Rc和c相的电感Lc组成，十二个功率开关器件均为自带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，Sa1自带的反并联二极管为Da1，Sa2自带的反并联二极管为Da2，Sa3自带的反并联二极管为Da3，Sa4自带的反并联二极管为Da4，Sb1自带的反并联二极管为Db1，Sb2自带的反并联二极管为Db2，Sb3自带的反并联二极管为Db3，Sb4自带的反并联二极管为Db4，Sc1自带的反并联二极管为Dc1，Sc2自带的反并联二极管为Dc2，Sc3自带的反并联二极管为Dc3，Sc4自带的反并联二极管为Dc4，容错单元由四个容错用功率开关器件和三个容错用双向晶闸管组成，第1个容错用功率开关器件至第4个容错用功率开关器件分别为St1、St2、St3、St4，第1个容错用双向晶闸管至第3个容错用双向晶闸管Ta、Tb、Tc，容错用功率开关器件为自带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，St1自带的反并联二极管为Dt1，St2自带的反并联二极管为Dt2，St3自带的反并联二极管为Dt3，St4自带的反并联二极管为Dt4，第1个容错用功率开关器件St1的集电极与第1个分压电容C1的正端连接，第1个容错用功率开关器件St1的发射极分别与第1个容错用双向晶闸管Ta的第二阳极、第2个容错用双向晶闸管Tb的第二阳极、第3个容错用双向晶闸管Tc的第二阳极、第3个容错用功率开关器件St3的集电极、第4个容错用功率开关器件St4的集电极连接，第1个容错用双向晶闸管Ta的第一阳极与a相的桥臂中点即图2中的a点连接，第2个容错用双向晶闸管Tb的第一阳极与b相的桥臂中点即图2中的b点连接，第3个容错用双向晶闸管Tc的第一阳极与c相的桥臂中点即图2中的c点连接，第2个容错用功率开关器件St2的集电极与两个分压电容的直流电压中点即图2中的o点连接，第2个容错用功率开关器件St2的发射极与第3个容错用功率开关器件St3的发射极连接，第4个容错用功率开关器件St4的发射极与第2个分压电容C2的负端连接，四个容错用功率开关器件各自的门极和三个容错用双向晶闸管各自的门极用于接入驱动信号。

[0036] 在本实施例中，每相桥臂电路中的第1个功率开关器件的集电极(即Sa1、Sb1、Sc1的集电极)与第1个分压电容C1的正端连接，每相桥臂电路中的第1个功率开关器件的发射极(即Sa1、Sb1、Sc1的发射极)分别与对应一相桥臂电路中的第3个功率开关器件的集电极(即Sa3、Sb3、Sc3的集电极)、第4个功率开关器件的集电极(即Sa4、Sb4、Sc4的集电极)和电阻(即Ra、Rb、Rc)的一端连接，且公共连接端为对应一相的桥臂中点(即a相的桥臂中点为图2中的a点，b相的桥臂中点为图2中的b点，c相的桥臂中点为图2中的c点)，每相桥臂电路中的第2个功率开关器件的集电极(即Sa2、Sb2、Sc2的集电极)分别与第1个分压电容C1的负端和第2个分压电容C2的正端连接，第1个分压电容C1的负端和第2个分压电容C2的正端连接的公共连接端为两个分压电容的直流电压中点即图2中的o点，每相桥臂电路中的第2个功率开关器件的发射极(即Sa2、Sb2、Sc2的发射极)与对应一相桥臂电路中的第3个功率开关器件的发射极(即Sa3、Sb3、Sc3的发射极)连接，每相桥臂电路中的第4个功率开关器件的发射极(即Sa4、Sb4、Sc4的发射极)与第2个分压电容C2的负端连接，每相桥臂电路中的电阻(即Ra、Rb、Rc)的另一端与对应一相桥臂电路中的电感(即La、Lb、Lc)的一端连接，三相桥臂电路各自中的电感(即La、Lb、Lc)的另一端连接在一起，每相桥臂电路中的四个功率开关器件各自的门极用于接入驱动信号。在此，电阻和电感为桥臂电路中的负载部分。

[0037] 本发明还提出了一种具有容错功能的T型三电平逆变器的容错控制方法，其包括以下步骤：

[0038] 步骤1：如图2所示，搭建具有容错功能的T型三电平逆变器，其包括a相桥臂电路、b相桥臂电路、c相桥臂电路、两个分压电容及容错单元，每相桥臂电路由四个功率开关器件、一个电阻和一个电感组成，四个功率开关器件均为自带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管，每相桥臂电路中的第1个功率开关器件的集电极与第1个分压电容的正端连接，每相桥臂电路中的第1个功率开关器件的发射极分别与对应一相桥臂电路中的第3个功率开关器件的集电极、第4个功率开关器件的集电极和电阻的一端连接，且公共连接端为对应一相的桥臂中点，每相桥臂电路中的第2个功率开关器件的集电极分别与第1个分压电容的负端和第2个分压电容的正端连接，第1个分压电容的负端和第2个分压电容的正端连接的公共连接端为两个分压电容的直流电压中点，每相桥臂电路中的第2个功率开关器件的发射极与对应一相桥臂电路中的第3个功率开关器件的发射极连接，每相桥臂电路中的第4个功率开关器件的发射极与第2个分压电容的负端连接，每相桥臂电路中的电阻的另一端与对应一相桥臂电路中的电感的一端连接，三相桥臂电路各自中的电感的另一端连接在一起，每相桥臂电路中的四个功率开关器件各自的门极用于接入驱动信号，容错单元由四个容错用功率开关器件和三个容错用双向晶闸管组成，容错用功率开关器件为自带反并联二极管的绝缘栅双极型晶体管，第1个容错用功率开关器件的集电极与第1个分压电容的正端连接，第1个容错用功率开关器件的发射极分别与第1个容错用双向晶闸管的第二阳极、第2个容错用双向晶闸管的第二阳极、第3个容错用双向晶闸管的第二阳极、第3个容错用功率开关器件的集电极、第4个容错用功率开关器件的集电极连接，第1个容错用双向晶闸管的第一阳极与a相的桥臂中点连接，第2个容错用双向晶闸管的第一阳极与b相的桥臂中点连接，第3个容错用双向晶闸管的第一阳极与c相的桥臂中点连接，第2个容错用功率开关器件的集电极与两个分压电容的直流电压中点连接，第2个容错用功率开关器件的发射极与第3个容错用功率开关器件的发射极连接，第4个容错用功率开关器件的发射极与第2个分压电容的负端连接，四个容错用功率开关器件各自的门极和三个容错用双向晶闸管各自的门极用于接入驱动信号。

[0039] 在图2中，Sa1、Sa2、Sa3、Sa4对应为a相桥臂电路中的第1个功率开关器件、第2个功率开关器件、第3个功率开关器件、第4个功率开关器件，Ra为a相的电阻，La为a相的电感，Sb1、Sb2、Sb3、Sb4对应为b相桥臂电路中的第1个功率开关器件、第2个功率开关器件、第3个功率开关器件、第4个功率开关器件，Rb为b相的电阻，Lb为b相的电感，Sc1、Sc2、Sc3、Sc4对应为c相桥臂电路中的第1个功率开关器件、第2个功率开关器件、第3个功率开关器件、第4个功率开关器件，Rc为c相的电阻，Lc为c相的电感，Sa1自带的反并联二极管为Da1，Sa2自带的反并联二极管为Da2，Sa3自带的反并联二极管为Da3，Sa4自带的反并联二极管为Da4，Sb1自带的反并联二极管为Db1，Sb2自带的反并联二极管为Db2，Sb3自带的反并联二极管为Db3，Sb4自带的反并联二极管为Db4，Sc1自带的反并联二极管为Dc1，Sc2自带的反并联二极管为Dc2，Sc3自带的反并联二极管为Dc3，Sc4自带的反并联二极管为Dc4，第1个容错用功率开关器件至第4个容错用功率开关器件分别为St1、St2、St3、St4，第1个容错用双向晶闸管至第3个容错用双向晶闸管Ta、Tb、Tc，St1自带的反并联二极管为Dt1，St2自带的反并联二极管为Dt2，St3自带的反并联二极管为Dt3，St4自带的反并联二极管为Dt4，C1为第1个分压电容，C2为第2个分压电容。

[0040] 步骤2：在具有容错功能的T型三电平逆变器中，将a相桥臂电路、b相桥臂电路、c相桥臂电路中的共十二个功率开关器件分为半桥开关器件和中性点开关器件两大类，半桥开关器件包含有a相桥臂电路中的第1个功率开关器件和第4个功率开关器件、b相桥臂电路中的第1个功率开关器件和第4个功率开关器件、c相桥臂电路中的第1个功率开关器件和第4个功率开关器件，中性点开关器件包含有a相桥臂电路中的第2个功率开关器件和第3个功率开关器件、b相桥臂电路中的第2个功率开关器件和第3个功率开关器件、c相桥臂电路中的第2个功率开关器件和第3个功率开关器件；并设定该具有容错功能的T型三电平逆变器能正常工作或已加入单个半桥开关器件开路故障或单个中性点开关器件开路故障或a相桥臂电路中的四个功率开关器件全部开路故障或b相桥臂电路中的四个功率开关器件全部开路故障或c相桥臂电路中的四个功率开关器件全部开路故障。

[0041] 步骤3：DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)或单片机控制a相桥臂电路、b相桥臂电路、c相桥臂电路中的共十二个功率开关器件按照a相桥臂电路、b相桥臂电路、c相桥臂电路原先的控制策略进行开通和关断运行，而容错单元中的四个容错用功率开关器件和三个容错用双向晶闸管全部关断；然后采用现有的T型三电平逆变器故障诊断方法，对具有容错功能的T型三电平逆变器进行故障诊断，诊断出是否发生开路故障，在发生开路故障时并识别出开路故障的类型；其中，开路故障的类型有单个半桥开关器件开路故障、单个中性点开关器件开路故障、a相桥臂电路中的四个功率开关器件全部开路故障、b相桥臂电路中的四个功率开关器件全部开路故障、c相桥臂电路中的四个功率开关器件全部开路故障。

[0042] 步骤4：如果诊断出未发生任何开路故障，则保持a相桥臂电路、b相桥臂电路、c相桥臂电路中的共十二个功率开关器件按照a相桥臂电路、b相桥臂电路、c相桥臂电路原先的控制策略进行开通和关断运行，而容错单元中的四个容错用功率开关器件和三个容错用双向晶闸管全部关断。

[0043] 如果诊断出有发生开路故障且识别出为单个半桥开关器件开路故障，则当a相桥臂电路中的第1个功率开关器件或第4个功率开关器件发生开路故障时，控制a相桥臂电路中的第1个功率开关器件和第4个功率开关器件同时关断、第1个容错用双向晶闸管开通、第1个容错用功率开关器件和第4个容错用功率开关器件开通，使原先施加到a相桥臂电路中的第1个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第1个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到a相桥臂电路中的第4个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第4个容错用功率开关器件的门极；当b相桥臂电路中的第1个功率开关器件或第4个功率开关器件发生开路故障时，控制b相桥臂电路中的第1个功率开关器件和第4个功率开关器件同时关断、第2个容错用双向晶闸管开通、第1个容错用功率开关器件和第4个容错用功率开关器件开通，使原先施加到b相桥臂电路中的第1个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第1个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到b相桥臂电路中的第4个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第4个容错用功率开关器件的门极；当c相桥臂电路中的第1个功率开关器件或第4个功率开关器件发生开路故障时，控制c相桥臂电路中的第1个功率开关器件和第4个功率开关器件同时关断、第3个容错用双向晶闸管开通、第1个容错用功率开关器件和第4个容错用功率开关器件开通，使原先施加到c相桥臂电路中的第1个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第1个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到c相桥臂电路中的第4个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第4个容错用功率开关器件的门极。

[0044] 图3给出了a相桥臂电路中的第1个功率开关器件或第4个功率开关器件发生开路故障经容错控制后的a相拓扑结构，在a相桥臂电路中的第1个功率开关器件或第4个功率开关器件发生开路故障时，控制该相桥臂电路中的第1个功率开关器件和第4个功率开关器件同时关断，保持b相拓扑结构和c相拓扑结构不变，第1个容错用双向晶闸管开通，第1个容错用功率开关器件和第4个容错用功率开关器件开通，施加到a相桥臂电路中的第2个功率开关器件的门极和第3个功率开关器件的门极的驱动信号保持不变，而施加到a相桥臂电路中的第1个功率开关器件的门极和第4个功率开关器件的门极的驱动信号分别施加到第1个容错用功率开关器件的门极和第4个容错用功率开关器件的门极，因此，第1个容错用功率开关器件取代了a相桥臂电路中的第1个功率开关器件，第4个容错用功率开关器件取代了a相桥臂电路中的第4个功率开关器件，使该具有容错功能的T型三电平逆变器在发生开路故障的情况下仍然能正常工作。

[0045] 如果诊断出有发生开路故障且识别出为单个中性点开关器件开路故障，则当a相桥臂电路中的第2个功率开关器件或第3个功率开关器件发生开路故障时，控制a相桥臂电路中的第2个功率开关器件和第3个功率开关器件同时关断、第1个容错用双向晶闸管开通、第2个容错用功率开关器件和第3个容错用功率开关器件开通，使原先施加到a相桥臂电路中的第2个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第2个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到a相桥臂电路中的第3个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第3个容错用功率开关器件的门极；当b相桥臂电路中的第2个功率开关器件或第3个功率开关器件发生开路故障时，控制b相桥臂电路中的第2个功率开关器件和第3个功率开关器件同时关断、第2个容错用双向晶闸管开通、第2个容错用功率开关器件和第3个容错用功率开关器件开通，使原先施加到b相桥臂电路中的第2个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第2个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到b相桥臂电路中的第3个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第3个容错用功率开关器件的门极；当c相桥臂电路中的第2个功率开关器件或第3个功率开关器件发生开路故障时，控制c相桥臂电路中的第2个功率开关器件和第3个功率开关器件同时关断、第3个容错用双向晶闸管开通、第2个容错用功率开关器件和第3个容错用功率开关器件开通，使原先施加到c相桥臂电路中的第2个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第2个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到c相桥臂电路中的第3个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第3个容错用功率开关器件的门极。

[0046] 图4给出了a相桥臂电路中的第2个功率开关器件或第3个功率开关器件发生开路故障经容错控制后的a相拓扑结构，在a相桥臂电路中的第2个功率开关器件或第3个功率开关器件发生开路故障时，控制该相桥臂电路中的第2个功率开关器件和第3个功率开关器件同时关断，保持b相拓扑结构和c相拓扑结构不变，第1个容错用双向晶闸管开通，第2个容错用功率开关器件和第3个容错用功率开关器件开通，施加到a相桥臂电路中的第1个功率开关器件的门极和第4个功率开关器件的门极的驱动信号保持不变，而施加到a相桥臂电路中的第2个功率开关器件的门极和第3个功率开关器件的门极的驱动信号分别施加到第2个容错用功率开关器件的门极和第3个容错用功率开关器件的门极，因此，第2个容错用功率开关器件取代了a相桥臂电路中的第2个功率开关器件，第3个容错用功率开关器件取代了a相桥臂电路中的第3个功率开关器件，使该具有容错功能的T型三电平逆变器在发生开路故障的情况下仍然能正常工作。

[0047] 如果诊断出有发生开路故障且识别出为a相桥臂电路中的四个功率开关器件全部开路故障，则控制a相桥臂电路中的四个功率开关器件同时全部关断、第1个容错用双向晶闸管开通、四个容错用功率开关器件全部开通，使原先施加到a相桥臂电路中的第1个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第1个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到a相桥臂电路中的第2个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第2个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到a相桥臂电路中的第3个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第3个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到a相桥臂电路中的第4个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第4个容错用功率开关器件的门极。

[0048] 如果诊断出有发生开路故障且识别出为b相桥臂电路中的四个功率开关器件全部开路故障，则控制b相桥臂电路中的四个功率开关器件同时全部关断、第2个容错用双向晶闸管开通、四个容错用功率开关器件全部开通，使原先施加到b相桥臂电路中的第1个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第1个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到b相桥臂电路中的第2个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第2个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到b相桥臂电路中的第3个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第3个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到b相桥臂电路中的第4个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第4个容错用功率开关器件的门极。

[0049] 如果诊断出有发生开路故障且识别出为c相桥臂电路中的四个功率开关器件全部开路故障，则控制c相桥臂电路中的四个功率开关器件同时全部关断、第3个容错用双向晶闸管开通、四个容错用功率开关器件全部开通，使原先施加到c相桥臂电路中的第1个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第1个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到c相桥臂电路中的第2个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第2个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到c相桥臂电路中的第3个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第3个容错用功率开关器件的门极，使原先施加到c相桥臂电路中的第4个功率开关器件的门极的驱动信号转施加到第4个容错用功率开关器件的门极。

[0050] 图5给出了a相桥臂电路中的四个功率开关器件全部发生开路故障经容错控制后的a相拓扑结构，在a相桥臂电路中的四个功率开关器件全部发生开路故障时，仍然只改变a相拓扑结构，施加到a相桥臂电路中的第1个功率开关器件的门极至第4个功率开关器件的门极的驱动信号分别施加到第1个容错用功率开关器件的门极至第4个容错用功率开关器件的门极，因此，由第1个容错用功率开关器件至第4个容错用功率开关器件、第1个容错用双向晶闸管、对应的电阻和电感构成了新的a相桥臂电路。

[0051] 考虑整个具有容错功能的T型三电平逆变器，在不同的开路故障类型下，本发明方法控制开通和关断的功率开关器件如表1所示，表1中也列出了在开路故障时相应开通的双向晶闸管。

[0052] 表1具有容错功能的T型三电平逆变器的容错控制方案

[0053]

[0054] 为验证本发明方法的可行性和有效性，对本发明方法进行实验。

[0055] 搭建实验电路进行验证，其中T型三电平逆变器的直流输入电压为100V，即图2中的Vdc＝100V。在实验中，通过将接入IGBT的门极的驱动信号设置为关断信号来模拟单个功率开关器件的开路故障，由DSP主控板控制。某一相功率开关器件整体开路故障是通过将这一相所有IGBT的驱动信号设置为关断信号来实现的。这里以Sa1发生开路故障来模拟单个半桥开关器件开路故障，以Sa2发生开路故障来模拟单个中性点开关器件开路故障，以a相发生整体开路故障来模拟某一相功率开关器件整体开路故障。

[0056] 图1所示的现有的T型三电平逆变器中，无开路故障时和Sa1发生开路故障时的实验结果如图6a所示，无开路故障时和Sa2发生开路故障时的实验结果如图6b所示，无开路故障时和a相的四个功率开关器件整体开路故障时的实验结果如图6c所示。在图6a、图6b和图6c中，虚线左边为无开路故障时的实验波形，虚线右边为发生开路故障时的实验波形，从上到下三个波形分别为：1)Vao：图1中a点和o点之间的电压，称为桥臂电压；2)Vao_rec：桥臂电压Vao经过全波整流后的电压；3)ia：图1中的a相电流。从图6a、图6b和图6c中可以看出，发生开路故障后电压电流波形都发生了不同的变化。

[0057] 图2所示的具有容错功能的T型三电平逆变器中，无开路故障时、Sa1发生开路故障时和容错控制后的实验结果如图7a所示，无开路故障时、Sa2发生开路故障时和容错控制后的实验结果如图7b所示，无开路故障时、a相的四个功率开关器件整体开路故障时和容错控制后的实验结果如图7c所示。在图7a、图7b和图7c中，用虚线从左到右分为三部分，左边为无开路故障时的实验波形，中间为发生开路故障时的实验波形，右边为容错控制后的实验波形，从上到下四个波形分别为：1)Vao_rec：桥臂电压Vao经过全波整流后的电压；2)ia：图2中的a相电流；3)开路故障发生时刻(低电平跳变到高电平)；4)采取容错控制时刻(低电平跳变到高电平)。从图7a、图7b和图7c中可以看出，当采取了容错控制后，Vao_rec和ia这两个实验波形重新恢复到了和无开路故障情况下一样的波形，说明具有容错功能的T型三电平逆变器已经恢复正常工作，验证了本发明提出的具有容错功能的T型三电平逆变器及其控制方法的有效性。