CN114094852A - 一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故障容错控制方法 - Google Patents

一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故障容错控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故障容错控制方法，其技术特点是：级联型多电平变换器采用链式结构，每一相由n个维也纳整流器模块串联组成。所述容错控制方法针对基于维也纳整流器的级联型多电平变换器提出了单管短路容错控制方法和单管断路容错控制方法，适用于维也纳整流器模块中开关器件的短路和断路故障。所述容错控制方法最大程度地利用故障模块，故障后只需通过重构故障模块拓扑，相应的改变调制策略和控制方法，减少模块输出电压，就能保证故障后级联型多电平变换器继续稳定运行，有效提高级联型多电平变换器的运行可靠性。

Description

一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故障容错控制 方法
技术领域
本发明涉及一种多电平变换器容错控制方法，特别涉及一种基于维也纳整流 器的级联型多电平变换器故障容错控制方法。
背景技术
随着电力电子技术的迅速发展，高压大功率变换器的应用越来越广泛，多电 平技术能大范围提高变换器的工作电压等级和容量。级联型多电平变换器是一种 常见的多电平变换器结构，具有易于实现模块化、易于扩展、易实现多电平输出 等诸多优点，是当前输配电系统中电力电子装置的首选主电路拓扑结构之一。其 中，基于维也纳整流器的级联型多电平变换器具有开关管数量少，无桥臂直通风 险和效率高等诸多优势，在新能源汽车快速充电、微电网系统中的固态变压器、 牵引系统中的中频隔离变压器等中、高压大功率领域中具有良好的应用前景。
在大功率应用场合，变换器的可靠性十分重要，尤其级联型多电平变换器使 用了大量功率开关器件，随着电压等级的升高，开关器件数量进一步提升，将成 为多个潜在的故障点，系统的故障运行轻则造成输出电压电流波形畸变，重则导 致电网频率波动。因此，如何在故障后保证其可靠运行至关重要。
现有多电平变换器的容错控制方法，是在多电平变换器发生开关管故障后， 采用旁路开关直接将故障模块从电路中切除，这需要系统有很多硬件冗余器件， 大大增加了系统成本和体积。针对不同开关管故障采用不同的容错控制方法，目 前仍需要硬件冗余模块，这也会带来系统成本和体积的增加。
发明内容
鉴于上述，为了解决现有技术中不同开关管故障后容错控制方法均需要硬件 冗余器件的不足，本发明提出了一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故 障容错控制方法，该方法针对不同开关管故障提出的不同控制方法，最大程度地 利用故障模块，只需切换控制策略，无需任何硬件冗余，使其在开关管故障时系 统仍能继续稳定运行，大大减小了多电平变换器的成本和体积，适合在实际工程 中应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故障容错控制方法，所述级 联型多电平变换器采用链式结构，每一相由n个维也纳整流器模块串联组成； 单个维也纳整流器模块包含四个开关管、四个二极管和两个电容器，第i个维 也纳整流器模块的四个开关管分别标记为Sxi-1-1、Sxi-1-2、Sxi-2-1、Sxi-2-2， 四个二极管分别标记为Dxi-1-1、Dxi-1-2、Dxi-2-1、Dxi-2-2，两个电容器分别 标记为Cxi-1、Cxi-2；单个维也纳整流器包含六个桥臂，从上到下分别标记为 第一桥臂1、第一桥臂2、第二桥臂1、第二桥臂2、第三桥臂1、第三桥臂2， 第一桥臂1含二极管Dxi-1-1，第二桥臂1含开关管Sxi-1-1、开关管Sxi-1-2， 第三桥臂1含二极管Dxi-1-2，第一桥臂2含二极管Dxi-2-1，第二桥臂2含开 关管Sxi-2-1、开关管Sxi-2-2，第三桥臂2含二极管Dxi-2-2；
所述的故障容错控制方法包括：
(1)当维也纳整流器模块开关管发生单管短路故障时，控制方法切换为单 管短路容错控制方法：步骤一，重构故障整流器模块等效拓扑；步骤二，故障 拓扑进行两电平调制；步骤三，将故障模块电容电压参考值降为原来一半；
(2)当维也纳整流器模块开关管发生单管断路故障时，控制方法切换为单 管断路容错控制方法：步骤一，重构故障整流器模块等效拓扑；步骤二，给出 脉冲信号让故障拓扑进行不控整流；步骤三，改变故障模块负载功率和故障相 非故障模块调制波参考值。
作为本发明的优选，所述的单管短路容错控制方法包括以下步骤：
(1)重构故障整流器模块等效拓扑，将故障相中的故障维也纳整流器模块 重构为两电平H桥整流器模块；当开关管Sxi-1-2或Sxi-2-2发生短路故障，重 构后的整流器包含第二桥臂1、第二桥臂2、第三桥臂1、第三桥臂2和电容器 Cxi-2；当开关管Sxi-1-1或Sxi-2-1发生短路断路故障，重构后的整流器包含第 一桥臂1、第一桥臂2、第二桥臂1、第二桥臂2和电容器Cxi-1；
故障相中的非故障维也纳整流器模块拓扑不变，非故障相中的维也纳整流 器模块拓扑不变；
(2)不同故障重构后的故障相中的故障维也纳整流器模块根据电流正负周 期采用不同的桥臂进行两电平调制，具体为：
当开关管Sxi-1-2或开关管Sxi-2-2发生短路故障，故障开关管始终导通， 脉冲信号恒为1，在电流为正时，电流只经过第二桥臂1、以及第二桥臂2或第 三桥臂2中的一个，切换第二桥臂2和第三桥臂2进行调制；在电流为负时， 电流只经过第二桥臂2、以及第二桥臂1或第三桥臂1中的一个，切换第二桥 臂1或第三桥臂1进行调制；
当开关管Sxi-1-1或开关管Sxi-2-1发生短路故障，故障开关管始终导通， 脉冲信号恒为1，在电流为正时，电流只经过第一桥臂1或第二桥臂1中的一 个、以及第二桥臂2，切换第一桥臂1和第二桥臂1进行调制；在电流为负时， 电流只经过第二桥臂1、以及第一桥臂2或第二桥臂2中的一个，切换第一桥 臂2和第二桥臂2进行调制；
(3)重构后的故障相中的故障维也纳整流器模块电容电压参考值降为原来 的一半，故障相中非故障维也纳整流器模块和非故障相中维也纳整流器模块电 容电压参考值均不变。
作为本发明的优选，单管断路容错控制方法中，重构故障整流器模块等效 拓扑包括两种方式：
第一种，当第二桥臂1和第二桥臂2中的任意一个或多个开关管发生故障 时，将故障相中的故障维也纳整流器模块重构为由二极管构成的两电平不控H 桥整流器模块，包含第一桥臂1、第三桥臂1和第一桥臂2、第三桥臂2；故障 相中的非故障维也纳整流器模块拓扑不变，非故障相中的维也纳整流器模块拓 扑不变；在第一种重构后的故障相中的故障维也纳整流器模块中，开关管的脉 冲都恒为0；
第二种，当第二桥臂1中的任意一个或多个开关管发生故障，或者第二桥 臂2中的任意一个或多个开关管发生故障时，将故障相中的故障维也纳整流器 模块重构为由第一桥臂1、第三桥臂1和第二桥臂2构成，或者由第一桥臂2、 第三桥臂2和第二桥臂1构成；故障相中的非故障维也纳整流器模块拓扑不变， 非故障相中的维也纳整流器模块拓扑不变；在第二种重构后的故障相中的故障 维也纳整流器模块中，第二桥臂1或第二桥臂2恒导通，开关管的脉冲都恒为1。
作为本发明的优选，单管断路容错控制方法中，改变故障模块负载功率和故 障相非故障模块调制波参考值，具体为：改变故障模块负载功率从而控制故障模 块电容电压尽可能稳定，故障相中的维也纳整流器模块调制波参考电压在电流为 正时减去故障模块直流侧电压的1/(n-1)，在电流为负时加上故障模块直流侧 电压的1/(n-1)，非故障相中的维也纳整流器模块电容电压参考值和调制波参 考电压值均不变。
基于上述技术方案，与现有技术相比本发明的有益效果是：
(1)本发明针对单个维也纳整流器模块的单管开路故障、单管短路故障两 种不同的故障类型，采用不同的故障控制方法，均能保证故障前后多电平变换器 的稳定运行，同时故障控制方法与发生故障前的控制方法可实现无缝连接切换， 系统恢复正常运行时间快，易于在实际工程应用中推广。
(2)本发明的容错控制方法能够充分利用故障模块，使故障模块不退出运 行并继续稳定运行，不需要额外的硬件冗余开关，可以有效减少系统成本和体积。
(3)本发明设计合理，实现简单，当单个维也纳整流器模块单管开路故障 时，故障模块切换至两电平H桥整流器继续运行，将故障模块电容电压参考值 降为故障前的一半。当单个维也纳整流器模块单管断路故障时，故障模块切换至 两电平不控整流器继续运行，故障模块在故障相引入的直流分量通过在故障相中 非故障模块的调制波内注入相等的直流分量予以抵消，实现相电压平衡。本发明 能够在减少级联型多电平变换器成本的同时，有效提升其运行可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例示出的一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器 拓扑图。
图2为本发明实施例示出的一种级联型多电平变换器中单个维也纳整流器 模块拓扑图和单个维也纳整流器模块桥臂对应图。
图3为本发明所述的一种开关管单管短路故障时对应的容错方法图。
图4为本发明实施例示出的开关管单管短路故障时，故障模块重构后的一 种模块拓扑图(a)和另一种模块拓扑图(b)。
图5为本发明所述的一种开关管单管断路故障时对应的容错方法图。
图6为本发明实施例示出的开关管单管断路故障时，故障模块重构后的第 一种模块拓扑图(a)、第二种模块拓扑图(b)和(c)。
图7为本发明实施例中开关管Sa1-1-1由正常状态至短路状态，故障相故障 模块电压、故障相非故障模块电压图。
图8为本发明实施例中开关管Sa1-1-1由正常状态至断路状态，故障相故障 模块电压、故障相非故障模块电压图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术 方案进行详细说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提 下，均可进行相应组合。
本发明提供的故障容错控制方法是在图1所示的基于维也纳整流器的级联 型多电平变换器上实现的，所述多电平变换器采用链式结构，每一相由n个维也 纳整流器模块串联组成；单个维也纳整流器模块包含四个开关管、四个二极管和 两个电容器，第i个维也纳整流器模块的四个开关管分别标记为Sxi-1-1、Sxi-1-2、 Sxi-2-1、Sxi-2-2，四个二极管分别标记为Dxi-1-1、Dxi-1-2、Dxi-2-1、Dxi-2-2， 两个电容器分别标记为Cxi-1、Cxi-2；单个维也纳整流器包含六个桥臂，从上到 下分别标记为第一桥臂1、第一桥臂2、第二桥臂1、第二桥臂2、第三桥臂1、 第三桥臂2，第一桥臂1含二极管Dxi-1-1，第二桥臂1含开关管Sxi-1-1、开关 管Sxi-1-2，第三桥臂1含二极管Dxi-1-2，第一桥臂2含二极管Dxi-2-1，第二桥臂2含开关管Sxi-2-1、开关管Sxi-2-2，第三桥臂2含二极管Dxi-2-2。
若单个电容器上电压为E，以电容器Cxi-1和电容器Cxi-2连接点O点为电 压基准点，则单个维也纳整流器模块输出电压有五种，分别为2E、E、0、-E、 -2E。正常运行当电流为正时，单个维也纳整流器模块输出电压为2E时，四个开 关管的脉冲信号为[0000]；单个维也纳整流器模块输出电压为E时，四个开关管 的脉冲信号为[0010]或[0100]；输出电压为0时，四个开关管的脉冲信号为[0110]。 正常运行当电流为负时，单个维也纳整流器模块输出电压为-2E时，四个开关管 的脉冲信号为[0000]；单个维也纳整流器模块输出电压为-E时，四个开关管的脉 冲信号为[0001]或[1000]；输出电压为0时，四个开关管的脉冲信号为[1001]。
本发明所述的故障容错控制方法在维也纳整流器模块发生开关管短路、断 路故障时，最大程度地利用故障模块，只需切换控制策略，无需任何硬件冗余， 使其在开关管故障时系统仍能继续稳定运行，共包括以下两种故障容错控制方 法：
(1)当维也纳整流器模块开关管发生单管短路故障时，控制方法切换为单 管短路容错控制方法。该方法流程图如图3所示，故障整流器故障后需重构拓 扑及对应调制方式，改变相应控制算法。维也纳整流器模块包含四个开关管， 故障后重构的拓扑类型为两电平H桥整流器，重构后的拓扑又可根据剩余的桥 臂划分为两类，如图4(a)和图4(b)所示。剩余故障相中非故障维也纳整流 器模块拓扑不变，非故障相中维也纳整流器模块拓扑不变。重构后的故障模块 电容电压参考值降为原来的一半，故障相中非故障维也纳整流器模块电容电压 参考值和非故障相中维也纳整流器模块电容电压参考值不变。
故障模块重构后的两电平H桥整流器输出电压有3种，分别为E、0、-E。 当交流侧电流为正时，两电平H桥整流器输出电压在0和E间切换；当交流侧 电压为负时，两电平H桥整流器输出电压在0和-E间切换。
①当开关管Sxi-1-2或Sxi-2-2发生短路故障，重构后的故障模块如图4(a) 所示，包含第二桥臂1、第二桥臂2、第三桥臂1、第三桥臂2和电容器Cxi-2。 在电流为正时，电流只经过第二桥臂1、第二桥臂2或第三桥臂2，通过第二桥 臂2和第三桥臂2进行两电平调制；在电流为负时，电流路径只经过第二桥臂 2、第二桥臂1或第三桥臂1，通过第二桥臂1或第三桥臂1进行两电平调制。
当开关管Sxi-1-2发生短路故障，在电流为正时，第二桥臂1上的开关管 Sxi-1-1脉冲信号恒为0，第二桥臂2上的开关管Sxi-2-1和开关管Sxi-2-2脉冲 信号在00和10之间切换；在电流为负时，第二桥臂1上开关管Sxi-1-1脉冲信 号在0和1之间切换，第二桥臂2开关管Sxi-2-1和开关管Sxi-2-2脉冲信号为 01。
当开关管Sxi-2-2发生短路故障，在电流为正时，第二桥臂2上的开关管 Sxi-2-1脉冲信号在0和1之间切换，第二桥臂1上的开关管Sxi-1-1和开关管 Sxi-1-2脉冲信号为01；在电流为负时，第二桥臂2上开关管Sxi-2-1脉冲信号 恒为0，第二桥臂1开关管Sxi-1-1和开关管Sxi-1-2脉冲信号在00和10之间 切换。
②当开关管Sxi-1-1或Sxi-2-1发生短路故障，重构后的故障模块如图4(b) 所示，包含第一桥臂1、第一桥臂2、第二桥臂1、第二桥臂2和电容器Cxi-1。 在电流为正时，电流只经过第一桥臂1或第二桥臂1、第二桥臂2，通过第一桥 臂1和第二桥臂1进行两电平调制；在电流为负时，电流路径只经过第二桥臂 1、第一桥臂2或第二桥臂2，通过第一桥臂2和第二桥臂2进行两电平调制。
当开关管Sxi-1-1发生短路故障，在电流为正时，第二桥臂1上的开关管 Sxi-1-2脉冲信号在0和1之间切换，第二桥臂2上的开关管Sxi-2-1和开关管 Sxi-2-2脉冲信号为10；在电流为负时，第二桥臂1上开关管Sxi-1-2脉冲信号 恒为0，第二桥臂2开关管Sxi-2-1和开关管Sxi-2-2脉冲信号在00和01之间 切换。
当开关管Sxi-2-1发生短路故障，在电流为正时，第二桥臂2上的开关管 Sxi-2-2脉冲信号恒为0，第二桥臂1上的开关管Sxi-1-1和开关管Sxi-1-2脉冲 信号在00和01之间切换；在电流为负时，第二桥臂2上开关管Sxi-2-2脉冲信 号在0和1之间切换，第二桥臂1开关管Sxi-1-1和开关管Sxi-1-2脉冲信号为 10。
(2)当维也纳整流器模块开关管发生单管断路故障时，控制方法切换为单 管断路容错控制方法。该方法流程图如图5所示，故障整流器需重构故障后的 拓扑，改变相应控制算法。
维也纳整流器模块包含四个开关管，故障后重构的拓扑类型为两电平不控 整流器，开关管全部关闭。重构后的拓扑又可细分为两类，第一类如图6(a) 所示，拓扑含第一桥臂1、第三桥臂1和第一桥臂2、第三桥臂2，开关管的脉 冲都恒为0；第二类如图6(b)和图6(c)所示，故障模块中非故障桥臂开关 管的脉冲都恒为1。第二桥臂1上的开关管Sxi-1-1和开关管Sxi-1-2发生断路 重构后拓扑如图6(b)所示，含第一桥臂1、第三桥臂1和第二桥臂2；第二 桥臂2上的开关管Sxi-2-1和开关管Sxi-2-2发生断路重构后拓扑如图6(c)所 示，含第一桥臂2、第三桥臂2和第二桥臂1。
故障相中非故障维也纳整流器模块拓扑不变，非故障中维也纳整流器模块 拓扑不变。图5中电容电压的控制是通过改变故障整流器直流侧并联电路等效 负载的功率实现的，不同功率对应的电容电压不同，优选能保证故障模块电容 电压稳定的功率。此外为了抵消故障模块对故障相带来的交流电压影响，故障 相中维也纳整流器模块在电流为正时减去故障模块直流侧电压的1/(n-1)，在 电流为负时加上故障模块直流侧电压的1/(n-1)，非故障相模块电容电压参考 值和交流参考电压值均不变。
实施例
本发明以i＝3的基于维也纳整流器的级联型多电平变换器为具体应用实例， 拓扑如图1所示，输入侧交流电压峰峰值Vpp＝1150V，输出侧直流电压为650V， 单个电容电压E＝325V，对该条件下的电路进行了仿真验证。仿真了开关管 Sa1-1-1短路故障、开关管Sa1-1-1断路故障两种实例。
开关管Sa1-1-1短路时，采用单管短路容错控制方法。图7给出了开关管 Sa1-1-1由正常状态至短路状态，故障相采用单管短路容错控制方法时，故障相 故障模块电压、故障相非故障模块电压波形图。由图5可以看出，故障发生后， 故障模块由原来的五电平调制变为三电平调制，系统恢复正常运行时间快，故障 相非故障模块未受影响，依旧是五电平调制。故障发生后，模块化多电平受影响 小，能够继续正常平稳运行，且电流波形畸变小，质量较好。
开关管Sa1-1-1断路时，采用单管断路容错控制方法，其中重构拓扑采用图 6(a)所示第一类拓扑。图8给出了开关管Sa1-1-1由正常状态至断路状态，故 障相采用单管短路容错控制方时，故障相故障模块电压、故障相非故障模块电压 波形图。由图8可以看出，故障发生后，故障模块虽然是不控整流状态，但由于 故障模块负载功率控制，其电容电压依然能够稳定在一定范围。系统恢复正常运 行时间快，故障相非故障模块未受影响，依旧是五电平调制。故障发生后，模块 化多电平受影响小，能够继续正常平稳运行，且电流波形畸变小，质量较好。
所述级联型多电平变换器容错方法的扩展性强，灵活度高，根据具体应用要 求，增加模块的数量，从而改变系统功率。此外，所述多电平变换器可更换基本 单元内的拓扑，更换后的拓扑也可经过此方法推演相应的容错控制。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本 发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把 在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发 明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改 进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故障容错控制方法，所述级联型多电平变换器采用链式结构，每一相由n个维也纳整流器模块串联组成；单个维也纳整流器模块包含四个开关管、四个二极管和两个电容器，第i个维也纳整流器模块的四个开关管分别标记为Sxi-1-1、Sxi-1-2、Sxi-2-1、Sxi-2-2，四个二极管分别标记为Dxi-1-1、Dxi-1-2、Dxi-2-1、Dxi-2-2，两个电容器分别标记为Cxi-1、Cxi-2；单个维也纳整流器包含六个桥臂，从上到下分别标记为第一桥臂1、第一桥臂2、第二桥臂1、第二桥臂2、第三桥臂1、第三桥臂2，第一桥臂1含二极管Dxi-1-1，第二桥臂1含开关管Sxi-1-1、开关管Sxi-1-2，第三桥臂1含二极管Dxi-1-2，第一桥臂2含二极管Dxi-2-1，第二桥臂2含开关管Sxi-2-1、开关管Sxi-2-2，第三桥臂2含二极管Dxi-2-2；
其特征在于，所述的故障容错控制方法包括：
(1)当维也纳整流器模块开关管发生单管短路故障时，控制方法切换为单管短路容错控制方法：步骤一，重构故障整流器模块等效拓扑；步骤二，故障拓扑进行两电平调制；步骤三，将故障模块电容电压参考值降为原来一半；
(2)当维也纳整流器模块开关管发生单管断路故障时，控制方法切换为单管断路容错控制方法：步骤一，重构故障整流器模块等效拓扑；步骤二，给出脉冲信号让故障拓扑进行不控整流；步骤三，改变故障模块负载功率和故障相非故障模块调制波参考值。
2.根据权利要求1所述的一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故障容错控制方法，其特征在于，所述的单管短路容错控制方法包括以下步骤：
(1)重构故障整流器模块等效拓扑，将故障相中的故障维也纳整流器模块重构为两电平H桥整流器模块；当开关管Sxi-1-2或Sxi-2-2发生短路故障，重构后的整流器包含第二桥臂1、第二桥臂2、第三桥臂1、第三桥臂2和电容器Cxi-2；当开关管Sxi-1-1或Sxi-2-1发生短路断路故障，重构后的整流器包含第一桥臂1、第一桥臂2、第二桥臂1、第二桥臂2和电容器Cxi-1；
故障相中的非故障维也纳整流器模块拓扑不变，非故障相中的维也纳整流器模块拓扑不变；
(2)不同故障重构后的故障相中的故障维也纳整流器模块根据电流正负周期采用不同的桥臂进行两电平调制，具体为：
当开关管Sxi-1-2或开关管Sxi-2-2发生短路故障，故障开关管始终导通，脉冲信号恒为1，在电流为正时，电流只经过第二桥臂1、以及第二桥臂2或第三桥臂2中的一个，切换第二桥臂2和第三桥臂2进行调制；在电流为负时，电流只经过第二桥臂2、以及第二桥臂1或第三桥臂1中的一个，切换第二桥臂1或第三桥臂1进行调制；
当开关管Sxi-1-1或开关管Sxi-2-1发生短路故障，故障开关管始终导通，脉冲信号恒为1，在电流为正时，电流只经过第一桥臂1或第二桥臂1中的一个、以及第二桥臂2，切换第一桥臂1和第二桥臂1进行调制；在电流为负时，电流只经过第二桥臂1、以及第一桥臂2或第二桥臂2中的一个，切换第一桥臂2和第二桥臂2进行调制；
(3)重构后的故障相中的故障维也纳整流器模块电容电压参考值降为原来的一半，故障相中非故障维也纳整流器模块和非故障相中维也纳整流器模块电容电压参考值均不变。
3.根据权利要求1所述的一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故障容错控制方法，其特征在于，单管断路容错控制方法中，重构故障整流器模块等效拓扑包括两种方式：
第一种，当第二桥臂1和第二桥臂2中的任意一个或多个开关管发生故障时，将故障相中的故障维也纳整流器模块重构为由二极管构成的两电平不控H桥整流器模块，包含第一桥臂1、第三桥臂1和第一桥臂2、第三桥臂2；故障相中的非故障维也纳整流器模块拓扑不变，非故障相中的维也纳整流器模块拓扑不变；在第一种重构后的故障相中的故障维也纳整流器模块中，开关管的脉冲都恒为0；
第二种，当第二桥臂1中的任意一个或多个开关管发生故障，或者第二桥臂2中的任意一个或多个开关管发生故障时，将故障相中的故障维也纳整流器模块重构为由第一桥臂1、第三桥臂1和第二桥臂2构成，或者由第一桥臂2、第三桥臂2和第二桥臂1构成；故障相中的非故障维也纳整流器模块拓扑不变，非故障相中的维也纳整流器模块拓扑不变；在第二种重构后的故障相中的故障维也纳整流器模块中，第二桥臂1或第二桥臂2恒导通，故障模块中非故障桥臂开关管的脉冲都恒为1。
4.根据权利要求3所述的一种基于维也纳整流器的级联型多电平变换器故障容错控制方法，其特征在于，单管断路容错控制方法中，改变故障模块负载功率和故障相非故障模块调制波参考值，具体为：改变故障模块负载功率从而控制故障模块电容电压稳定，故障相中的维也纳整流器模块调制波参考电压在电流为正时减去故障模块直流侧电压的1/(n-1)，在电流为负时加上故障模块直流侧电压的1/(n-1)，非故障相中的维也纳整流器模块电容电压参考值和调制波参考电压值均不变。
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