CN108667365B - 双三电平变流器开绕组无刷双馈发电机系统容错控制方法 - Google Patents

Abstract

双三电平变流器开绕组无刷双馈发电机系统容错控制方法，该系统包括开绕组无刷双馈发电机（1），该开绕组无刷双馈发电机（1）具有两套极数不同的三相对称定子绕组，将无刷双馈发电机的控制绕组设计成开绕组结构，两端分别与一个三电平变流器相连，构成双三电平变流器供电的拓扑结构，进一步降低了所需变流器容量，提高了容错能力和控制精度，使控制方式更加灵活，减小了开关器件的开关频率和损耗。

Description

双三电平变流器开绕组无刷双馈发电机系统容错控制方法

技术领域：

本发明属于风力发电领域，具体涉及一种开绕组无刷双馈风力发电机系统及其容错控制方法。

背景技术：

无刷双馈发电机因其无刷化结构，低维修成本，所需变流器容量小，以及高可靠性等优势在风力发电领域得到广泛关注。在大型风力发电领域如海上风力发电系统中，由于所处环境较为恶劣，因此系统的高可靠性成为可持续运行的前提。风力发电机组通常由电机，控制器，变流器与一系列传感器构成，其中任何环节出现故障都会对系统产生影响：轻则影响风力发电系统性能，重则使全部系统瘫痪。因此任何环节的可靠性都应得到足够的重视。

变流器中的功率开关器件受系统控制策略影响频繁开通或关断，且其受自身工作环境和系统能量流动的影响颇大，因而变流器尤其是机侧逆变部分常常成为系统中易发生故障的薄弱环节。许多具有检测和保护功能的电路包括过电压、过电流保护电路，驱动保护电路以及缓冲电路等已经集成在现代智能功率模块中，这在一定程度上保障了变流器的安全稳定运行。但海上风力发电环境复杂，诸多扰动都可造成功率开关器件保护电路的失效。因此，采用合适的容错控制策略使系统在功率开关器件故障后仍能满足所需指标持续稳定运行显得尤为重要。

直接功率控制为新兴的无刷双馈发电机控制方法，可直接对无刷双馈电机的有功功率和无功功率进行反馈控制，该方法着重加快有功功率和无功功率的动态响应速度，更加适合应用在风力发电领域。将开绕组结构应用于无刷双馈发电机可有效降低系统的变流器容量，提高系统的容错能力。

此外，在高压大功率电能变换领域，多电平变流器是其中一个研究热点。多电平变流器的提出是为了减少输出电压波形的谐波含量，减小电压应力，与两电平变流器相比，增加了可以输出的电平数，减小了总输出谐波，降低了开关器件的承受电压、开关频率和损耗，改善了电磁干扰，进一步提高了系统容错能力。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种由双三电平变流器馈电的开绕组无刷双馈风力发电机系统及其容错控制方法，其目的是解决开绕组无刷双馈风力发电机系统在机侧变流器的功率开关器件故障后无法持续稳定运行的问题，在提高系统可靠性的同时减少变流器输出谐波含量。

技术方案：

开绕组无刷双馈风力发电机系统，其特征在于：该系统包括开绕组无刷双馈发电机(1)，该开绕组无刷双馈发电机(1)具有两套极数不同的三相对称定子绕组，分别为功率绕组(2)和控制绕组(3)，功率绕组(2)与电网(5)相连，功率绕组(2)的极对数为p_p，控制绕组(3)为开绕组结构，即将控制绕组(3)的6个端子分别从两端全部引出，两端分别与第一个三电平变流器(6)和第二个三电平变流器(7)相连，控制绕组(3)的极对数为p_c，功率绕组(2)和控制绕组(3)之间的耦合关系是通过转子(4)来实现的，转子(4)的极对数为p_r＝p_p+p_c。

如上所述开绕组无刷双馈风力发电机系统的容错控制方法，其特征在于：针对双三电平变流器的单管开路和短路故障，基于直接功率控制方法通过选择合适的空间电压矢量对功率绕组的有功功率和无功功率进行独立控制，使系统在功率开关器件故障后能容错运行；它是根据功率绕组(2)有功功率和无功功率的误差信号、控制绕组(3)磁链所在扇区以及故障信息来重新制定开关电压矢量选择表，在故障后利用故障信息选择相应的的开关电压矢量选择表对开绕组无刷双馈发电机的有功功率和无功功率进行控制，进而实现系统在功率开关器件故障后的容错运行；此外，在功率调节过程中通过比较功率绕组(2)的有功功率误差和无功功率误差的大小，来对误差较大的功率进行重点调节。

采集功率绕组(2)的电压信号(u_p)和电流信号(i_p)以及控制绕组(3)的电压信号(u_c)和电流信号(i_c)，经过坐标变换模块(8)，得到两相静止坐标系下的功率绕组(2)的电压信号(u_pαβ)和电流信号(i_pαβ)，以及控制绕组(3)的电压信号(u_cαβ)和电流信号(i_cαβ)，功率绕组(2)的电压信号(u_pαβ)和电流信号(i_pαβ)经过瞬时功率计算模块(9)得到功率绕组(2)输出的瞬时有功功率(P_p)和无功功率(Q_p)，控制绕组(3)的电压信号(u_cαβ)和电流信号(i_cαβ)经过控制绕组磁链扇区判断模块(10)得到磁链角(θ)，功率绕组(2)的有功功率给定值(P_ref)与功率绕组(2)的有功功率实际值(P_p)通过有功功率滞环比较器(11)进行比较，得到功率绕组(2)有功功率实际值与给定值的误差值(△P_p)，功率绕组(2)的无功功率给定值(Q_ref)与功率绕组(2)的无功功率实际值(Q_p)通过无功功率滞环比较器(12)进行比较，得到功率绕组(2)无功功率实际值与给定值的误差值(△Q_p)，再结合故障诊断模块(14)的故障信息、磁链角(θ)以及△P_p与△Q_p的比较结果，制定不同故障发生后的开关电压矢量选择表，利用故障诊断模块(14)对功率开关器件故障进行实时在线诊断，在故障发生后利用故障诊断模块(14)的故障信息选择应采用的开关电压矢量选择表，经过开关电压矢量选择模块(15)，得到第一个三电平变流器(6)的控制信号(u_abc1)和第二个三电平变流器(7)的控制信号(u_abc2)，进而驱动开绕组无刷双馈发电机(1)，实现容错控制。

当第一个三电平变流器(6)的第一开关(Sa1)短路故障后，为防止第一电容(C1)被短接，禁止三电平变流器(6)的A相输出O状态；当三电平变流器(6)的第四开关(Sa4)短路故障后，为防止第二电容(C2)被短接，同样禁止A相输出O状态；在这两种故障发生后，通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，相应的开关电压矢量选择表如表1所示；其中当功率绕组有功功率和无功功率的给定值大于它们的实际值时，△P_p和△Q_p均设置为1，反之均设置为0。当有功功率误差大于无功功率误差时，E设置为1，此时所选电压矢量会加快有功功率的变化；当有功功率误差小于无功功率误差时，E设置为0，此时所选电压矢量会加快无功功率的变化，该规则在以下表格中均适用：

表1Sa1或Sa4短路故障后的开关电压矢量选择表

当三电平变流器(6)的第二开关(Sa2)短路故障后，为防止第二电容(C2)被短接，禁止三电平变流器(6)的A相输出N状态；当三电平变流器(6)的第四开关(Sa4)开路故障后，三电平变流器(6)的A相无法输出N状态；在这两种故障发生后，通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，此时的开关电压矢量选择表与表1相同。

当三电平变流器(6)的第三开关(Sa3)短路故障后，为防止第一电容(C1)被短接，禁止三电平变流器(6)的A相输出P状态；当第一个三电平变流器(6)的第一开关(Sa1)开路故障后，三电平变流器(6)的A相无法输出P状态；在这两种故障发生后，可通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，此时的开关电压矢量选择表与表1相同。

当三电平变流器(6)的第二开关(Sa2)开路故障后，三电平变流器(6)的A相无法输出P和O状态；在该种故障发生后，通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，相应的开关电压矢量选择表如表2所示：

表2Sa2开路故障后的开关电压矢量选择表

当三电平变流器(6)的第三开关(Sa3)开路故障后，三电平变流器(6)的A相无法输出N和O状态；在该种故障发生后，通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，此时的开关电压矢量选择表与表2相同。

本发明的有益效果是：

针对由双三电平变流器馈电的开绕组无刷双馈风力发电机系统中机侧变流器功率开关器件的开路和短路故障，基于直接功率控制策略提出了不同故障发生后应采取的容错控制方法。根据功率绕组有功功率和无功功率的误差信号、控制绕组磁链所在扇区以及故障信息来重新制定开关电压矢量选择表，通过选择合适的空间电压矢量来独立控制开绕组无刷双馈发电机的有功功率和无功功率，实现了系统在机侧变流器的功率开关器件故障后的持续稳定运行。此外，在每次选择空间电压矢量之前比较有功功率和无功功率的偏差，选择偏差量较大的功率进行重点调节，得到了更好的控制效果。将无刷双馈发电机的控制绕组设计成开绕组结构，两端分别与一个三电平变流器相连，构成双三电平变流器供电的拓扑结构，进一步降低了所需变流器容量，提高了容错能力和控制精度，使控制方式更加灵活，减小了开关器件的开关频率和损耗。

附图说明

图1为本发明由双三电平变流器馈电的开绕组无刷双馈风力发电机系统结构示意图；

图2为本发明开绕组无刷双馈发电机直接功率控制原理示意图；

图3为本发明三电平变流器输出的空间电压矢量图；

图4为本发明三电平变流器6的Sa1或Sa4短路故障后，三电平变流器6输出的空间电压矢量图；

图5为本发明三电平变流器6的Sa1或Sa4短路故障后，双三电平变流器输出的空间电压矢量合成图；

图6为本发明三电平变流器6的Sa2短路故障或Sa4开路故障后，三电平变流器6输出的空间电压矢量图；

图7为本发明三电平变流器6的Sa2短路故障或Sa4开路故障后，双三电平变流器输出的空间电压矢量合成图；

图8为本发明三电平变流器6的Sa3短路故障或Sa1开路故障后，三电平变流器6输出的空间电压矢量图；

图9为本发明三电平变流器6的Sa3短路故障或Sa1开路故障后，双三电平变流器输出的空间电压矢量合成图；

图10为本发明三电平变流器6的Sa2开路故障后，三电平变流器6输出的空间电压矢量图；

图11为本发明三电平变流器6的Sa2开路故障后，双三电平变流器输出的空间电压矢量合成图；

图12为本发明三电平变流器6的Sa3开路故障后，三电平变流器6输出的空间电压矢量图；

图13为本发明三电平变流器6的Sa3开路故障后，双三电平变流器输出的空间电压矢量合成图。

附图标记说明：

1.开绕组无刷双馈发电机；2.功率绕组；3.控制绕组；4.转子；5.电网；6.第一个三电平变流器；7.第二个三电平变流器；8.坐标变换模块；9.瞬时功率计算模块；10.控制绕组磁链扇区判断模块；11.有功功率滞环比较器；12.无功功率滞环比较器；13.功率偏差比较模块；14.故障诊断模块；15.开关电压矢量选择模块。

具体实施方式

本发明提出了一种开绕组无刷双馈风力发电机系统，如图1所示，其特征在于：该系统包括开绕组无刷双馈发电机1，开绕组无刷双馈发电机1具有两套极数不同的三相对称定子绕组，分别为功率绕组2和控制绕组3。功率绕组2与电网5相连，用于发出电能，极对数为p_p；控制绕组3为开绕组结构，即将控制绕组3的6个端子全部引出，两端分别与第一个三电平变流器6和第二个三电平变流器7相连，用于转差频率励磁，极对数为p_c。功率绕组2和控制绕组3之间的耦合关系是通过转子4来实现的，转子4的极对数为p_r＝p_p+p_c。

一种如上所述开绕组无刷双馈风力发电机系统的容错控制方法，其特征在于：针对双三电平变流器的单管开路或短路故障，基于直接功率控制方法通过选择合适的空间电压矢量对功率绕组的有功功率和无功功率进行独立控制，使系统在功率开关器件故障后可容错运行。

图2为本发明开绕组无刷双馈发电机直接功率控制原理示意图，其中P_ref和Q_ref分别表示功率绕组2有功功率和无功功率的给定值，P_p和Q_p分别表示功率绕组2有功功率和无功功率的实际值，△P_p和△Q_p分别表示功率绕组2有功功率和无功功率实际值与给定值的误差，u表示电压，i表示电流，角标p表示有功功率2，角标c表示控制绕组3，角标abc表示三相静止坐标系，角标αβ表示两相静止坐标系。

直接功率控制方法的控制思想源于直接转矩控制，并结合了瞬时功率理论。它是根据功率绕组2有功功率和无功功率的误差信号以及控制绕组3磁链所在扇区的信息来制定开关电压矢量选择表，通过适当选择开关电压矢量来独立控制开绕组无刷双馈发电机的有功功率和无功功率，进而实现最大功率跟踪控制。

采集功率绕组2的电压和电流信号u_p和i_p以及控制绕组3的电压和电流信号u_c和i_c，经过坐标变换模块8，得到两相静止坐标系下的功率绕组2电压和电流信号u_pαβ和i_pαβ以及控制绕组3电压和电流信号u_cαβ和i_cαβ，u_pαβ和i_pαβ经过瞬时功率计算模块9得到功率绕组2输出的瞬时有功功率P_p和无功功率Q_p，u_cαβ和i_cαβ经过控制绕组磁链扇区判断模块10得到磁链角θ，功率绕组2的有功功率和无功功率给定值P_ref和Q_ref与功率绕组2的有功功率和无功功率实际值P_p和Q_p通过有功功率滞环比较器11和无功功率滞环比较器12进行比较，得到功率绕组2有功功率和无功功率实际值与给定值的误差值△P_p和△Q_p，再结合故障诊断模块(14)的故障信息、磁链角θ以及功率偏差比较模块13的比较结果，制定不同故障发生后的开关电压矢量选择表，利用故障诊断模块(14)对功率开关器件故障进行实时在线诊断，在故障发生后利用故障诊断模块(14)的故障信息选择应采用的开关电压矢量选择表，经过开关电压矢量选择模块(15)，得到三电平变流器(6)和(7)的控制信号u_abc1和u_abc2，进而驱动开绕组无刷双馈发电机(1)，实现基于直接功率控制的容错运行。

第一个三电平变流器6和第二个三电平变流器7的每相桥臂可输出三种状态，以三电平变流器6的A相为例，当第一开关Sa1、第二开关Sa2闭合，第三开关Sa3、第四开关Sa4断开时，该相输出状态为P；当第二开关Sa2、第三开关Sa3闭合，第一开关Sa1、第四开关Sa4断开时，该相输出状态为O；当第三开关Sa3、第四开关Sa4闭合，第一开关Sa1、第二开关Sa2断开时，该相输出状态为N。三电平变流器输出的空间电压矢量图如图3所示。

所述开绕组无刷双馈风力发电机系统的容错控制方法，当第一个三电平变流器6的第一开关Sa1或第四开关Sa4短路故障后容错控制方法的基本思想是：当第一开关Sa1短路故障后，为防止第一电容C1被短接，禁止A相输出O状态；当第四开关Sa4短路故障后，为防止第二电容C2被短接，同样禁止A相输出O状态。在这两种故障发生后，第一个三电平变流器6的输出电压矢量如图4所示，其中禁止输出的电压矢量为OPN、OPO、OON、OPP、OOO、ONN、OOP、ONO、ONP，此时双三电平变流器输出的合成空间电压矢量如图5所示。可通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，用于容错运行的空间电压矢量为图5中的电压矢量U_13-5、U_13-6、U_13-7、U_14-7、U_14-8、U_14-9、U_15-9、U_15-10、U_15-11、U_16-1、U_16-11、U_16-12、U_17-1、U_17-2、U_17-3、U_18-3、U_18-4、U_18-5，相应的开关电压矢量选择表如表1所示。其中当功率绕组有功功率和无功功率的给定值大于它们的实际值时，△P_p和△Q_p均设置为1，反之均设置为0。当有功功率误差大于无功功率误差时，E设置为1，此时所选电压矢量会加快有功功率的变化；当有功功率误差小于无功功率误差时，E设置为0，此时所选电压矢量会加快无功功率的变化，该规则在以下表格中均适用。

表1Sa1或Sa4短路故障后的开关电压矢量选择表

所述开绕组无刷双馈风力发电机系统的容错控制方法，当第一个三电平变流器6的第二开关Sa2短路故障或第四开关Sa4开路故障后容错控制方法的基本思想是：当第二开关Sa2短路故障后，为防止第二电容C2被短接，禁止A相输出N状态；当第四开关Sa4开路故障后，A相无法输出N状态。在这两种故障发生后，第一个三电平变流器6的输出电压矢量如图6所示，其中禁止输出的电压矢量为NPN、NPO、NON、NPP、NOO、NNN、NOP、NNO、NNP，此时双三电平变流器输出的合成空间电压矢量如图7所示，其中无法合成的空间电压矢量为黑点标注处对应的电压矢量U_5-11、U_6-11、U_5-12、U_7-11、U_6-12、U_5-1、U_7-12、U_6-1、U_7-1、U_7-2、U_8-1、U_9-1、U_8-2、U_7-3、U_9-2、U_8-3、U_9-3。可通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，用于容错运行的空间电压矢量为图7中的电压矢量U_13-5、U_13-6、U_13-7、U_14-7、U_14-8、U_14-9、U_15-9、U_15-10、U_15-11、U_16-1、U_16-11、U_16-12、U_17-1、U_17-2、U_17-3、U_18-3、U_18-4、U_18-5，此时的开关电压矢量选择表与表1相同。

所述开绕组无刷双馈风力发电机系统的容错控制方法，当第一个三电平变流器6的第三开关Sa3短路故障或第一开关Sa1开路故障后容错控制方法的基本思想是：当第三开关Sa3短路故障后，为防止第一电容C1被短接，禁止A相输出P状态；当第一开关Sa1开路故障后，A相无法输出P状态。在这两种故障发生后，第一个三电平变流器6的输出电压矢量如图8所示，其中禁止输出的电压矢量为PPN、PPO、PON、PPP、POO、PNN、POP、PNO、PNP，此时双三电平变流器输出的合成空间电压矢量如图9所示，其中无法合成的空间电压矢量为黑点标注处对应的电压矢量U_3-9、U_2-9、U_3-8、U_1-9、U_2-8、U_3-7、U_1-8、U_2-7、U_1-7、U_1-6、U_12-7、U_1-5、U_11-7、U_12-6、U_12-5、U_11-6、U_11-5。可通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，用于容错运行的空间电压矢量为图9中的电压矢量U_13-5、U_13-6、U_13-7、U_14-7、U_14-8、U_14-9、U_15-9、U_15-10、U_15-11、U_16-1、U_16-11、U_16-12、U_17-1、U_17-2、U_17-3、U_18-3、U_18-4、U_18-5，此时的开关电压矢量选择表与表1相同。

所述开绕组无刷双馈风力发电机系统的容错控制方法，当第一二三电平变流器6的第二开关Sa2开路故障后容错控制方法的基本思想是：当第二开关Sa2开路故障后，A相无法输出P和O状态。在该种故障发生后，第一个三电平变流器6的输出电压矢量如图10所示，其中禁止输出的电压矢量为OPN、PPN、OPO、PPO、OON、PON、OPP、PPP、OOO、POO、ONN、PNN、OOP、POP、ONO、PNO、ONP、PNP，此时双三电平变流器输出的合成空间电压矢量如图11所示，其中无法合成的空间电压矢量为黑点标注处对应的电压矢量U_3-9、U_2-9、U_3-8、U_1-9、U_2-8、U_3-7、U_1-8、U_2-7、U_1-7、U_1-6、U_12-7、U_1-5、U_11-7、U_12-6、U_12-5、U_11-6、U_11-5、U_3-10、U_4-9、U_2-10、U_3-17、U_4-8、U_14-9、U_1-10、U_2-17、U_3-18、U_4-7、U_13-9、U_14-8、U_1-17、U_3-6、U_12-9、U_13-8、U_14-7、U_21-6、U_1-16、U_2-6、U_12-8、U_13-7、U_1-15、U_2-5、U_11-8、U_12-16、U_13-6、U_18-7、U_1-4、U_10-7、U_11-16、U_12-15、U_13-5、U_18-6、U_10-6、U_11-15、U_12-4、U_18-5、U_10-5、U_11-4。可通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，用于容错运行的空间电压矢量为图11中的电压矢量U_0-1、U_0-2、U_0-3、U_0-4、U_0-5、U_0-6、U_0-7、U_0-8、U_0-9、U_0-10、U_0-11、U_0-12，相应的开关电压矢量选择表如表2所示。

表2Sa2开路故障后的开关电压矢量选择表

所述开绕组无刷双馈风力发电机系统的容错控制方法，当第一个三电平变流器6的第三开关Sa3开路故障后容错控制方法的基本思想是：当第三开关Sa3开路故障后，A相无法输出N和O状态。在该种故障发生后，第一个三电平变流器6的输出电压矢量如图12所示，其中禁止输出的电压矢量为NPN、OPN、NPO、OPO、NON、OON、NPP、OPP、NOO、OOO、NNN、ONN、NOP、OOP、NNO、ONO、NNP、ONP，此时双三电平变流器输出的合成空间电压矢量如图13所示，其中无法合成的空间电压矢量为黑点标注处对应的电压矢量U_5-11、U_6-11、U_5-12、U_7-11、U_6-12、U_5-1、U_7-12、U_6-1、U_7-1、U_7-2、U_8-1、U_9-1、U_8-2、U_7-3、U_9-2、U_8-3、U_9-3。U_5-10、U_4-11、U_4-12、U_5-18、U_6-10、U_15-11、U_4-1、U_5-13、U_6-18、U_7-10、U_15-12、U_16-11、U_5-2、U_6-13、U_7-18、U_8-11、U_15-1、U_16-12、U_6-2、U_7-13、U_8-12、U_16-1、U_6-3、U_7-14、U_8-13、U_9-12、U_16-2、U_17-1、U_7-4、U_8-14、U_9-13、U_10-1、U_16-3、U_17-2、U_8-4、U_9-14、U_10-2、U_17-3、U_9-4、U_10-3。可通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，用于容错运行的空间电压矢量为图13中的电压矢量U_0-1、U_0-2、U_0-3、U_0-4、U_0-5、U_0-6、U_0-7、U_0-8、U_0-9、U_0-10、U_0-11、U_0-12，此时的开关电压矢量选择表与表2相同。

Claims (5)

1.双三电平变流器开绕组无刷双馈发电机系统容错控制方法，其特征在于：针对双三电平变流器的单管开路和短路故障，基于直接功率控制方法通过选择合适的空间电压矢量对功率绕组的有功功率和无功功率进行独立控制，使系统在功率开关器件故障后能容错运行；它是根据功率绕组（2）有功功率和无功功率的误差信号、控制绕组（3）磁链所在扇区以及故障信息来重新制定开关电压矢量选择表，在故障后利用故障信息选择相应的开关电压矢量选择表对开绕组无刷双馈发电机的有功功率和无功功率进行控制，进而实现系统在功率开关器件故障后的容错运行；此外，在功率调节过程中通过比较功率绕组（2）的有功功率误差和无功功率误差的大小，来对误差较大的功率进行重点调节；

当第一个三电平变流器（6）的第一开关Sa1短路故障后，为防止第一电容C1被短接，禁止第一个三电平变流器（6）的A相输出O状态；当第一个三电平变流器（6）的第四开关Sa4短路故障后，为防止第二电容C2被短接，同样禁止A相输出O状态；在这两种故障发生后，通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行； 两种故障发生后，相应的开关电压矢量选择表如表1所示；其中当功率绕组有功功率和无功功率的给定值大于它们的实际值时，△P _p和△Q _p均设置为1，反之均设置为0；当有功功率误差大于无功功率误差时，E设置为1，此时所选电压矢量会加快有功功率的变化；当有功功率误差小于无功功率误差时，E设置为0，此时所选电压矢量会加快无功功率的变化，该规则在以下表格中均适用：

表1 Sa1或Sa4短路故障后的开关电压矢量选择表

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当第一个三电平变流器（6）的第二开关Sa2开路故障后，第一个三电平变流器（6）的A相无法输出P和O状态；在该种故障发生后，通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，相应的开关电压矢量选择表如表2所示：

表2 Sa2开路故障后的开关电压矢量选择表

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2.根据权利要求1所述的容错控制方法，其特征在于：采集功率绕组（2）的电压信号（u _p）和电流信号（i _p）以及控制绕组（3）的电压信号（u _c）和电流信号（i _c），经过坐标变换模块（8），得到两相静止坐标系下的功率绕组（2）的电压信号（u _pαβ）和电流信号（i _pαβ），以及控制绕组（3）的电压信号（u _cαβ）和电流信号（i _cαβ），功率绕组（2）的电压信号（u _pαβ）和电流信号（i _pαβ）经过瞬时功率计算模块（9）得到功率绕组（2）输出的有功功率实际值（P _p）和无功功率实际值（Q _p），控制绕组（3）的电压信号（u _cαβ）和电流信号（i _cαβ）经过控制绕组磁链扇区判断模块（10）得到磁链角（θ），功率绕组（2）的有功功率给定值（P _ref）与功率绕组（2）的有功功率实际值（P _p）通过有功功率滞环比较器（11）进行比较，得到功率绕组（2）有功功率实际值与给定值的误差值△Pp，功率绕组（2）的无功功率给定值（Q _ref）与功率绕组（2）的无功功率实际值（Q _p）通过无功功率滞环比较器（12）进行比较，得到功率绕组（2）无功功率实际值与给定值的误差值△Qp，再结合故障诊断模块（14）的故障信息、磁链角（θ）以及△P _p与△Q _p的比较结果，制定不同故障发生后的开关电压矢量选择表，利用故障诊断模块（14）对功率开关器件故障进行实时在线诊断，在故障发生后利用故障诊断模块（14）的故障信息选择应采用的开关电压矢量选择表，经过开关电压矢量选择模块（15），得到第一个三电平变流器（6）的控制信号（u _abc1）和第二个三电平变流器（7）的控制信号（u _abc2），进而驱动开绕组无刷双馈发电机（1），实现容错控制。

3.根据权利要求1所述的容错控制方法，其特征在于：当第一个三电平变流器（6）的第二开关Sa2短路故障后，为防止第二电容C2被短接，禁止第一个三电平变流器（6）的A相输出N状态；当第一个三电平变流器（6）的第四开关Sa4开路故障后，第一个三电平变流器（6）的A相无法输出N状态；在这两种故障发生后，通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，此时的开关电压矢量选择表与表1相同。

4.根据权利要求1所述的容错控制方法，其特征在于：当第一个三电平变流器（6）的第三开关Sa3短路故障后，为防止第一电容C1被短接，禁止第一个三电平变流器（6）的A相输出P状态；当第一个三电平变流器（6）的第一开关Sa1开路故障后，第一个三电平变流器（6）的A相无法输出P状态；在这两种故障发生后，可通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，此时的开关电压矢量选择表与表1相同。

5.根据权利要求1所述的容错控制方法，其特征在于：当第一个三电平变流器（6）的第三开关Sa3开路故障后，第一个三电平变流器（6）的A相无法输出N和O状态；在该种故障发生后，通过合理选择余下的空间电压矢量使系统在直接功率控制方法下容错运行，此时的开关电压矢量选择表与表2相同。

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