CN115528902B - 一种npc型三电平整流器外管开路故障容错控制方法 - Google Patents

一种npc型三电平整流器外管开路故障容错控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，确定受故障开关管影响的扇区及基本矢量；在受故障开关管影响的扇区内根据故障开关管影响的基本矢量确定新的基本矢量组合作用次序；确定中和扇区及中和扇区内第二种基本矢量组合作用次序；通过跟踪系统中点电压变化及三相电压参考矢量所在扇区位置在中和扇区实时选取最优状态的基本矢量组合作用次序，确定基本矢量的作用时间，产生PWM信号，控制开关管通断完成跟踪容错控制。本发明可实现NPC型三电平整流器外管开路故障的容错控制，恢复畸变电流，有效控制中点电压平衡状态，无需改变功率因数，恢复故障后整流器的工作性能。

Description

一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法
技术领域
本发明属于发电技术领域，具体涉及一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法。
背景技术
中性点箝位型(NPC型) 三电平整流器拓扑因其耐压能力强、输出功率大等优势，在电能变换中发挥着越来越重要的位置，逐渐取代两电平整流器，现已广泛应用于大功率发电系统中。在由NPC型三电平整流器拓扑结构组成的大功率发电系统中，长时间运行的NPC型三电平整流器受外部不确定因素的影响，极易发生故障。为提高发电系统稳定性，减少设备停机时间，恢复故障前性能，保证发电系统在故障后继续运行，有必要对系统进行容错控制。
中点电压不平衡问题是NPC型三电平整流器中存在的一个重要问题，当整流器发生故障后，中点电压不平衡加剧，为保证设备故障后安全运行，在进行容错控制时有必要进行抑制中点电压的不平衡。目前针对NPC型三电平整流器外管开路故障的容错方法主要分为两类，即硬件容错控制和软件容错控制。软件容错控制无需改变硬件拓扑，仅依靠切换算法即可实现容错控制，使系统最大程度上恢复至故障前运行状态。论文《Open-SwitchFault Tolerance Control for a Three-Level NPC/T -Type Rectifier in WindTurbine Systems》提出了注入无功电流的容错控制方法，但该方法会降低系统的功率因数，并且该方法忽略了中点电压的不平衡问题。
发明内容
本发明目的在于提出了一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，包括如下步骤：
步骤1、对NPC型三电平整流器空间电压矢量进行三十六扇区划分，确定故障前各扇区的顶点矢量作用时间及基本矢量组合作用次序；
步骤2、根据故障开关管位置确定受故障开关管影响的扇区和基本矢量的变化；
步骤3、在受故障开关管影响的扇区内，根据故障开关管影响的基本矢量确定新的基本矢量组合作用次序；
步骤4、根据故障开关管位置及受故障开关管影响的扇区确定中和扇区，根据受故障开关管影响的基本矢量类型及中和扇区内故障前基本矢量组合作用次序确定第二种基本矢量组合作用次序；
步骤5、跟踪中点电压变化，当三相电压参考矢量所在扇区位置在中和扇区时，选取最优状态的基本矢量组合作用次序，确定基本矢量的作用时间；
步骤6、根据基本矢量组合作用次序及基本矢量作用时间，确定开关状态的作用时间，从而产生PWM信号，控制开关管通断完成跟踪容错控制。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）通过优化基本矢量组合作用次序进行容错控制，无需改变系统功率因数，可满足系统满功率因数运行；2）采用跟踪控制容错方法，可有效抑制中点电压的不平衡；3）本发明可以对所有单外管开路故障完成容错控制。
附图说明
图1为NPC型三电平整流器系统拓扑及其故障容错控制方法控制框图。
图2为容错控制方法的流程图。
图3为NPC型三电平整流器的空间电压矢量图。
图4为整流器Sa1开关管开路故障时，抑制中点电压不平衡的流程图。
图5（a）为整流器低调制指数运行时Sa1开路故障的三相电流波形图，图5（b）为整流器低调制指数运行时Sa1开路故障的中点电压波形图。
图6（a）为整流器低调制指数运行时，Sa1开路故障后三相电流容错效果图，图6（b）为图为整流器低调制指数运行时，Sa1开路故障后中点电压容错效果图。
图7（a）为整流器高调制指数运行时，Sa1开路故障的三相电流波形图，图7（b）为整流器高调制指数运行时，Sa1开路故障的中点电压波形图。
图8（a）为整流器高调制指数运行时，Sa1开路故障后三相电流容错效果图，图8（b）为整流器高调制指数运行时，Sa1开路故障后中点电压容错效果图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例，进一步说明本发明方案。
图1是NPC型三电平整流器系统拓扑及其故障容错控制方法控制框图，将输入侧等效为电压源Ua ,Ub ,Uc和定子电感La ,Lb ,Lc。；Da1、Da2、Da3、Da4、Db1、Db2、 Db3、Db4、Dc1、Dc2、Dc3、Dc4为二极管；Cd1与Cd2为直流侧电容；Sa1、Sa2、Sa3、Sa4、Sb1、Sb2、Sb3、Sb4、Sc1、Sc2、Sc3、Sc4为功率开关管IGBT；Dza1、Dza2、Dzb1、Dzb2、Dzc1、Dzc2为二极管； Undc是直流侧中点电压；Udc是直流侧负载电压。
有功电流及无功电流由人为设定，采集三相电流经PLL锁相环计算电流角度，三相电流经过abc/dq变换得到dq轴电流id、iq，分别与d、q轴电流参考值id*、iq*作差输入PI调节器，输出d、q轴电压参考值Ud、Uq，经过dq/αβ变换得到α、β轴电压参考值/>；将及采样得到的Udc输入正常SVPWM模块生成控制IGBT门极通断的信号。容错运行时，将正常SVPWM模块切换为容错SVPWM模块，将/>及采样得到的Udc、Undc输入容错SVPWM模块生成控制IGBT门极通断的信号，完成容错控制。
本发明只考虑功率开关管发生开路故障，默认与其反并联的二极管仍正常工作。针对上述线路拓扑及容错控制框图，本发明的NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法的流程如图2所示，步骤如下：
步骤1、对NPC型三电平整流器空间电压矢量进行三十六扇区划分，确定故障前各扇区的顶点矢量作用时间及基本矢量组合作用次序：
图3为NPC型三电平整流器的空间电压矢量图。从图中可以看到，NPC型三电平整流器的空间电压矢量共有27个基本矢量，即27个开关状态，二者一一对应，括号外表示基本矢量名称，括号内表示开关状态。27个基本矢量分别为零矢量：V0P(PPP), V0O(OOO), V0N(NNN)。小矢量：V1P(POO), V1N(ONN)；V2P(PPO), V2N(OON)；V3P(OPO), V3N(NON)；V4P(OPP),V4N(NOO)；V5P(OOP), V5N(NNO)；V6P(POP), V6N(ONO)。中矢量：V7(PON), V8(OPN), V9(NPO),V10(NOP), V11(ONP), V12(PNO)。大矢量：V13(PNN), V14(PPN), V15(NPN), V16(NPP), V17(NNP), V18(PNP)。其中零矢量V0P(PPP), V0O(OOO), V0N(NNN)分别记为P型零矢量、O型零矢量、N型零矢量。小矢量存在N型小矢量与P型小矢量两类，VxN记为N型小矢量，VxP记为P型小矢量，VxN与VxP 互为冗余，x=1、2、3、4、5、6。括号内的三个字母分别表示三相的开关状态，第一个字母表示A相的开关状态，“P”表示A相上端的两个开关器件导通，开关状态“O”表示A相中间的两个开关器件导通，开关状态“N”表示A相下端的两个开关器件导通; 第二个字母表示B相的开关状态，“P”表示B相上端的两个开关器件导通，开关状态“O”表示B相中间的两个开关器件导通，开关状态“N”表示B相下端的两个开关器件导通; 第三个字母表示C相的开关状态,“P”表示C相上端的两个开关器件导通，开关状态“O”表示C相中间的两个开关器件导通，开关状态“N”表示C相下端的两个开关器件导通。
由于NPC型三电平整流器的空间电压矢量存在冗余状态，即一个三相空间电压矢量状态可以由多个基本电压矢量进行表示，如基本电压矢量V0P(PPP)、V0O(OOO)、V0N(NNN)的三相空间电压矢量状态均为0。因此根据三相空间电压矢量状态，可以将27个基本矢量归类为19个顶点矢量。即零矢量：V0。小矢量：V1,V2,V3,V4,V5,V6。中矢量：V7,V8, V9, V10, V11,V12。大矢量：V13, V14, V15, V16, V17, V18。
顶点矢量V0对应基本矢量V0P(PPP)、V0O(OOO)、V0N(NNN)。顶点矢量V1对应基本矢量V1P(POO), V1N(ONN)。顶点矢量V2对应基本矢量V2P(PPO), V2N(OON)。顶点矢量V3对应基本矢量V3P(OPO), V3N(NON)。顶点矢量V4对应基本矢量V4P(OPP), V4N(NOO)。顶点矢量V5对应基本矢量V5P(OOP), V5N(NNO)。顶点矢量V6对应基本矢量V6P(POP), V6N(ONO)。顶点矢量V7对应基本矢量V7(PON)。顶点矢量V8对应基本矢量V8(OPN)。顶点矢量V9对应基本矢量V9(NPO)。顶点矢量V10对应基本矢量V10(NOP)。顶点矢量V11对应基本矢量V11(ONP)。顶点矢量V12对应基本矢量V12(PNO)。顶点矢量V13对应基本矢量V13(PNN)。顶点矢量V14对应基本矢量V14(PPN)。顶点矢量V15对应基本矢量V15(NPN)。顶点矢量V16对应基本矢量V16(NPP)。顶点矢量V17对应基本矢量V17(NNP)。顶点矢量V18对应基本矢量V18(PNP)。
NPC型三电平整流器空间电压矢量可以划分为6个大扇区(I、II、III、IV、V、VI)，每个大扇区又可以划分为6个小扇区(1、2、3、4、5、6)，所以共划分为36个小扇区。每个小扇区都对应三个顶点矢量，不同的顶点矢量对应不同的基本矢量，基本矢量与各小扇区对应关系如下所示。
I1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V1P,V1N;V2P, V2N；), I2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V1P,V1N;V2P, V2N；)，I3扇区对应基本矢量(V1P,V1N;V2P, V2N;V7), I4扇区对应基本矢量(V1P,V1N;V2P, V2N;V7)，I5扇区对应基本矢量(V1P,V1N; V7; V13), I6扇区对应基本矢量(V2P, V2N; V7; V14)。
II1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V2P,V2N;V3P, V3N), II2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V2P,V2N;V3P, V3N)，II3扇区对应基本矢量(V2P,V2N;V3P, V3N; V8), II4扇区对应基本矢量(V2P,V2N;V3P, V3N; V8)，II5扇区对应基本矢量(V2P, V2N; V8;V14), II6扇区对应基本矢量(V3P, V3N; V8 ;V15)。
III1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V3P,V3N;V4P, V4N；), III2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V3P,V3N;V4P, V4N；)，III3扇区对应基本矢量(V3P,V3N;V4P, V4N；V9), III4扇区对应基本矢量(V3P,V3N;V4P, V4N；V9)，III5扇区对应基本矢量(V3P,V3N; V9; V15), III6扇区对应基本矢量(V4P,V4N; V9; V16)。
IV1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V4P,V4N;V5P, V5N；), IV2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V4P,V4N;V5P, V5N；)，IV3扇区对应基本矢量(V4P,V4N;V5P, V5N；V10), IV4扇区对应基本矢量(V4P,V4N;V5P, V5N；V10)，IV5扇区对应基本矢量(V4P,V4N; V10；V16), IV6扇区对应基本矢量(V5P,V5N; V10；V17)。
V1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V5P,V5N;V6P, V6N；), V2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V5P,V5N;V6P, V6N；)，V3扇区对应基本矢量(V5P,V5N;V6P, V6N；V11), V4扇区对应基本矢量(V5P,V5N;V6P, V6N；V11)，V5扇区对应基本矢量(V5P,V5N;V11；V17), V6扇区对应基本矢量(V6P,V6N; V11；V18)。
VI1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V1P,V1N;V6P, V6N；), VI2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V1P,V1N;V6P, V6N；)，VI3扇区对应基本矢量(V1P,V1N;V6P, V6N；V12), VI4扇区对应基本矢量(V1P,V1N;V6P, V6N；V12)，VI5扇区对应基本矢量(V6P,V6N; V12；V18), VI6扇区对应基本矢量(V1P,V1N; V12；V13)。
步骤1中，确定故障前各扇区的顶点矢量作用时间的方法为：
首先，计算调制度：；
其中，Vref为三相电压参考电压矢量，Vdc为直流侧输出电压；然后，根据表1确定各扇区顶点矢量的作用时间T1、T2和T3。
表1 各扇区顶点矢量作用时间
其中，Ts为采样周期，为三相电压参考电压矢量Vref的幅角。
顶点矢量作用时间分配公式为：其中Vn1表示故障前基本矢量组合作用次序中排在第一位的基本矢量所代表的顶点矢量，Vn2表示故障前基本矢量组合作用次序中排在第二位的基本矢量所代表的顶点矢量，Vn3表示故障前基本矢量组合作用次序中排在第三位的基本矢量所代表的顶点矢量。
I1、III1、V1小扇区顶点矢量作用时间相同，I2、III2、V2小扇区顶点矢量作用时间相同，I3、III3、V3小扇区顶点矢量作用时间相同，I4、III4、V4小扇区顶点矢量作用时间相同，I5、III5、V5小扇区顶点矢量作用时间相同，I6、III6、V6小扇区顶点矢量作用时间相同；II1、IV1、VI1小扇区顶点矢量作用时间相同，II2、IV2、VI2小扇区顶点矢量作用时间相同，II3、IV3、VI3小扇区顶点矢量作用时间相同，II4、IV4、VI4小扇区顶点矢量作用时间相同，II5、IV5、VI5小扇区顶点矢量作用时间相同，II6、IV6、VI6小扇区顶点矢量作用时间相同。
步骤1中，确定故障前各扇区的基本矢量组合作用次序方法为：
每个小扇区都存在一组基本矢量组合用于合成三相参考电压矢量，其作用次序表如表2所示。
表2 各扇区基本矢量组合作用次序
扇区 基本矢量组合作用次序
I1 V1N (ONN) V2N(OON) V0O(OOO) V1P(POO) V0O(OOO) V2N(OON)V1N (ONN)
I2 V2N(OON) V0O(OOO) V1P(POO) V2P(PPO) V1P(POO) V0O(OOO) V2N(OON)
I3 V1N (ONN) V2N(OON) V7(PON) V1P(POO) V7(PON) V2N(OON)V1N (ONN)
I4 V2N(OON) V7(PON) V1P(POO) V2P(PPO) V1P(POO) V7(PON) V2N(OON)
I5 V1N (ONN)V13(PNN)V7(PON) V1P(POO) V7(PON)V13(PNN)V1N (ONN)
I6 V2N(OON) V7(PON) V14(PPN)V2P(PPO) V14(PPN)V7(PON) V2N(OON)
II1 V2N(OON) V0O(OOO) V3P(OPO) V2P(PPO)V3P(OPO) V0O(OOO) V2N(OON)
II2 V3N(NON) V2N(OON)V0O(OOO) V3P(OPO) V0O(OOO) V2N(OON)V3N(NON)
II3 V2N(OON) V8(OPN)V3P(OPO)V2P(PPO)V3P(OPO)V8(OPN)V2N(OON)
II4 V3N(NON) V2N(OON) V8(OPN)V3P(OPO)V8(OPN)V2N(OON) V3N(NON)
II5 V2N(OON)V8(OPN)V14(PPN) V2P(PPO) V14(PPN) V8(OPN)V2N(OON)
II6 V3N(NON) V15(NPN) V8(OPN) V3P(OPO) V8(OPN) V15(NPN) V3N(NON)
III1 V3N(NON) V4N(NOO)V0O(OOO) V3P(OPO)V0O(OOO) V4N(NOO)V3N(NON)
III2 V4N(NOO)V0O(OOO)V3P(OPO) V4P(OPP)V3P(OPO) V0O(OOO)V4N(NOO)
III3 V3N(NON) V4N(NOO) V9(NPO) V3P(OPO)V9(NPO)V4N(NOO)V3N(NON)
III4 V4N(NOO) V9(NPO) V3P(OPO)V4P(OPP)V3P(OPO) V9(NPO) V4N(NOO)
III5 V3N(NON) V15(NPN)V9(NPO) V3P(OPO) V9(NPO)V15(NPN) V3N(NON)
III6 V4N(NOO)V9(NPO)V16(NPP)V4P(OPP)V16(NPP)V9(NPO)V4N(NOO)
IV1 V4N(NOO)V0O(OOO) V5P(OOP) V4P(OPP)V5P(OOP)V0O(OOO)V4N(NOO)
IV2 V5N(NNO)V4N(NOO)V0O(OOO)V5P(OOP)V0O(OOO)V4N(NOO)V5N(NNO)
IV3 V4N(NOO)V10(NOP) V5P(OOP) V4P(OPP)V5P(OOP) V10(NOP)V4N(NOO)
IV4 V5N(NNO)V10(NOP)V5P(OOP)V4P(OPP)V5P(OOP)V10(NOP)V4N(NOO)
IV5 V4N(NOO)V10(NOP)V16(NPP)V4P(OPP)V16(NPP)V10(NOP) V4N(NOO)
IV6 V5N(NNO)V17(NNP)V10(NOP)V5P(OOP)V10(NOP)V17(NNP)V5N(NNO)
V1 V5N(NNO) V6N(ONO) V0O(OOO) V5P(OOP) V0O(OOO) V6N(ONO)V5N(NNO)
V2 V6N(ONO) V0O(OOO)V5P(OOP) V6P(POP) V5P(OOP) V0O(OOO)V6N(ONO)
V3 V5N(NNO)V6N(ONO) V11(ONP) V5P(OOP) V11(ONP)V6N(ONO)V5N(NNO)
V4 V6N(ONO)V11(ONP) V5P(OOP)V6P(POP) V5P(OOP) V11(ONP)V6N(ONO)
V5 V5N(NNO)V17(NNP)V11(ONP)V5P(OOP) V11(ONP)V17(NNP)V5N(NNO)
V6 V6N(ONO) V11(ONP) V18(PNP) V6P(POP) V18(PNP)V11(ONP) V6N(ONO)
VI1 V6N(ONO) V0O(OOO) V1P(POO) V6P(POP)V1P(POO)V0O(OOO) V6N(ONO)
VI2 V1N(ONN) V6N(ONO) V0O(OOO) V1P(POO)V0O(OOO)V6N(ONO) V1N(ONN)
VI3 V6N(ONO) V12(PNO)V1P(POO)V6P(POP)V1P(POO)V12(PNO)V6N(ONO)
VI4 V1N(ONN) V6N(ONO) V12(PNO) V1P(POO)V12(PNO)V6N(ONO) V1N(ONN)
VI5 V6N(ONO) V12(PNO)V18(PNP) V6P(POP)V18(PNP) V12(PNO)V6N(ONO)
VI6 V1N(ONN) V13(PNN)V12(PNO) V1P(POO) V12(PNO)V13(PNN) V1N(ONN)
步骤2、根据故障开关管位置确定受故障开关管影响的扇区和基本矢量的变化，具体方法为：
按照表3确定受故障开关管影响的扇区及基本矢量：
表3 故障开关管对应的受影响扇区及基本矢量
将受故障开关管影响的基本矢量简称为故障矢量，将受故障开关管影响的扇区简称为故障扇区。
当Sa1管发生开路故障时，受到影响的扇区有II1扇区、II3扇区，受影响的基本矢量有II1扇区的零矢量V0P (PPP)、同时在II1扇区和II3扇区的小矢量V2P (PPO)，即故障零矢量V0P (PPP)、故障小矢量V2P (PPO)，故障零矢量V0P (PPP)畸变为V4P(OPP)，故障小矢量V2P(PPO)畸变为V3P(OPO)。
当Sa4管发生开路故障时，受到影响的扇区有V1扇区、V3扇区，受影响的基本矢量有V1扇区的零矢量V0N (NNN)、同时在V1扇区和V3扇区的小矢量V5N(NNO)，即故障零矢量V0N(NNN)、故障小矢量V5N(NNO)，故障零矢量V0N (NNN)畸变为V1N(ONN)，故障小矢量V5N(NNO)畸变为V6N(ONO)。
当Sb1管发生开路故障时，受到影响的扇区有IV1扇区、IV3扇区，受影响的基本矢量有IV1扇区的零矢量V0P(PPP)、同时在IV1扇区和II3扇区的小矢量V4P(OPP)，即故障零矢量V0P (PPP)、故障小矢量V4P(OPP)，故障零矢量V0P (PPP)畸变为V6P(POP)，故障小矢量V4P(OPP)畸变为V5P(OOP)。
当Sb4管发生开路故障时，受到影响的扇区有I1扇区、I3扇区，受影响的基本矢量有I1扇区的零矢量V0N(NNN)、同时在I1扇区和I3扇区的小矢量V1N(ONN)，即故障零矢量V0N(NNN)、故障小矢量V1N(ONN)，故障零矢量V0N(NNN)畸变为V3N(NON)，故障小矢量V1N(ONN)畸变为V2N(OON)。
当Sc1管发生开路故障时，受到影响的扇区有VI1扇区、VI3扇区，受影响的基本矢量有VI1扇区的零矢量V0P (PPP)、同时在VI1扇区和VI3扇区的小矢量V6P(POP)，即故障零矢量V0P (PPP)、故障小矢量V6P(POP)，故障零矢量V0P (PPP)畸变为V2P(PPO)，故障小矢量V6P(POP)为V1P(POO)。
当Sc4管发生开路故障时，受到影响的扇区有III1扇区、III3扇区，受影响的基本矢量有III1扇区的零矢量V0N(NNN)、同时在III1扇区和III3扇区的小矢量V3N(NON)，即故障零矢量V0N(NNN)、故障小矢量V3N(NON)，故障零矢量V0N(NNN)畸变为V5N(NNO)，故障小矢量V3N(NON)畸变为V4N(NOO)。
步骤3、对故障扇区确定新的基本矢量组合作用次序，具体方法为：
在该扇区的基本矢量组合作用次序中，弃用故障小矢量，用未受故障开关管影响的冗余小矢量替换故障小矢量，实现该扇区的容错控制。
以Sa1开路故障，II1扇区为例，故障前该扇区的基本矢量组合作用次序为：V2N(OON) ,V0O(OOO), V3P(OPO) ,V2P(PPO),V3P(OPO) ,V0O(OOO) ,V2N(OON)。故障小矢量为V2P(PPO)，应弃用该基本矢量，用冗余小矢量V2N(OON)进行替换，则新的基本矢量组合作用次序为：V2N(OON) ,V0O(OOO), V3P(OPO) , V0O(OOO) ,V2N(OON)。
步骤4、根据故障开关管位置及受故障开关管影响的扇区确定中和扇区，根据受故障开关管影响的基本矢量类型，在中和扇区内故障前基本矢量组合作用次序的基础上，确定第二种基本矢量组合作用次序，具体方法为：
根据表4确定中和扇区：
表4 根据故障开关管位置及受故障开关管影响的扇区确定中和扇区
故障开关管 故障扇区 中和扇区 故障扇区 中和扇区
Sa1 II1 V2 II3 V4、V6
Sa4 V1 II2 V3 II4、II6
Sb1 IV1 I2 IV3 I4、I6
Sb4 I1 IV2 I3 IV4、IV6
Sc1 VI1 III2 VI3 III4、III6
Sc4 III1 VI2 III3 VI4、VI6
步骤4、根据受故障开关管影响的基本矢量类型，在中和扇区内故障前基本矢量组合作用次序的基础上，确定第二种基本矢量组合作用次序，具体方法为：
当故障小矢量为P型小矢量时，应在中和扇区内故障前基本矢量组合作用次序中弃用N型小矢量，用冗余P型小矢量替换N型小矢量，基于对称原则重新排序，从而确定第二种基本矢量组合作用次序；
当故障小矢量为N型小矢量时，应在中和扇区内故障前基本矢量组合作用次序中弃用P型小矢量，用冗余N型小矢量替换P型小矢量，基于对称原则重新排序，从而确定第二种基本矢量组合作用次序；
以Sa1开路故障，中和扇区V2为例，故障前该扇区的基本矢量组合作用次序为:V6N(ONO) ,V0O(OOO) ,V5P(OOP) ,V6P(POP) ,V5P(OOP) ,V0O(OOO) ,V6N(ONO)；故障矢量为V0P(PPP)、V2P(PPO)，即故障小矢量为P型小矢量，应在中和扇区V2弃用P型小矢量V5P(OOP)、V6P(POP)，用冗余N型小矢量V5N(NNO)替换P型小矢量V5P(OOP)，用V6N(ONO) 替换P型小矢量V6P(POP)。则第二种基本矢量组合作用次序为:V5N(NNO) ,V6N(ONO) ,V0O(OOO) ,V6N(ONO) ,V5N(NNO)。
步骤5、跟踪中点电压变化，三相电压参考矢量所在扇区位置在中和扇区时，选取最优状态的基本矢量组合作用次序，确定基本矢量的作用时间，具体方法为：
当三相电压参考矢量运行至中和扇区时，判断中点电压值与算法所设阈值(ξ=U dc - I d /6， U dc 为直流母线电压 ， I d 为有功电流参考值，公式根据工程经验获得)的大小关系，若故障小矢量为P型小矢量，当中点电压值大于阈值时，使用第二种基本矢量组合作用次序，否则，使用故障前基本矢量组合作用次序。
若故障小矢量为N型小矢量，当中点电压值大于阈值时，使用故障前基本矢量组合作用次序，否则，使用第二种基本矢量组合作用次序。
以Sa1开路故障为例，其判断流程图如图4所示。
步骤5中，确定基本矢量的作用时间的具体方法为：
针对故障前的基本矢量组合作用次序，采用中心对称原则按照基本矢量作用次序将顶点矢量的作用时间分配给对应的基本矢量。针对受故障开关管影响扇区的新基本矢量组合作用次序及中和扇区的第二种基本矢量组合作用次序，在故障前基本矢量组合作用次序的基本矢量作用时间分配的基础上，将弃用的小矢量的作用时间全部添加至对应的冗余小矢量的作用时间。
以Sa1开路故障，中和扇区V2为例，故障前该扇区的基本矢量组合作用次序为:V6N(ONO) ,V0O(OOO) ,V5P(OOP) ,V6P(POP) ,V5P(OOP) ,V0O(OOO) ,V6N(ONO)；转换为公式。
第二种基本矢量组合作用次序，弃用了基本矢量V5P ，将其作用时间全部添加至V5N，基本矢量V6P的作用时间全部添加至V6N,即第二种基本矢量组合作用次序如下所示：V5N(NNO) ,V6N(ONO) ,V0O(OOO) ,V6N(ONO) ,V5N(NNO);转换为公式。
步骤6、根据基本矢量组合作用次序及基本矢量作用时间，确定开关状态的作用时间，从而产生PWM信号，控制开关管通断完成跟踪容错控制，其具体方法为：
根据基本矢量组合作用次序及基本矢量作用时间，基本矢量与开关状态一一对应，从而确定开关状态的作用时间，采用DPWM技术，将开关状态作用时间与周期为采样周期的三角载波进行调制，从而产生PWM信号，控制开关管通断完成容错控制。
本发明通过获取故障信息，重构控制器SVPWM算法，简单容易实现，无需增加额外的硬件成本及改变运行状态。提出的基于跟踪控制的抑制中点电压不平衡的NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，可将故障后系统最大程度恢复至故障运行前状态，无需改变功率因数，三相电流完全恢复至故障前状态，有效抑制中点电压的不平衡状态。
实施例1
本实施例以低调制指数下Sa1管发生开路故障为例，系统低调制指数运行时，当开关管Sa1管发生开路故障时，如图5（a）图所示, A相电流畸变，Sa1管无法完成开通动作，故障扇区为II1扇区，基本矢量V2P(PPO)、V0P(PPP)发生畸变。由于P、N型小矢量失衡，中点电压失衡，如图5（b）所示。读取到诊断信息后，切换容错算法，其结果如图6（a）、图6（b）所示。
从图6（a）可以看出，容错后，A相电流恢复，三相电流完全恢复至正弦，从图6（b）可以看出，中点电压得到有效抑制，基本恢复至直流电压的一半。
实施例2
本实施例以高调制指数下Sa1管发生开路故障为例，系统高调制指数运行时，当开关管Sa1管发生开路故障时，如图7（a）图所示, A相电流畸变，Sa1管无法完成开通动作，故障扇区为II3扇区，基本矢量V2P(PPO)、V0P(PPP发生畸变。由于P、N型小矢量失衡，中点电压失衡，如图7（b）所示。读取到诊断信息后，切换容错算法，其结果如图8（a）、图8（b）所示。
从图8（a）可以看出，与低调制指数运行状态相同，容错后，A相电流恢复，三相电流完全恢复至正弦，从图8（b）可以看出，中点电压得到有效抑制，基本恢复至直流电压的一半。
由上述两个实施例表明，本发明所提出的方法可以完成系统低调制指数与高调制指数运行状态下的容错控制。

Claims (10)

1.一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、对NPC型三电平整流器空间电压矢量进行三十六扇区划分，确定故障前各扇区的顶点矢量作用时间及基本矢量组合作用次序；
步骤2、根据故障开关管位置确定受故障开关管影响的扇区和基本矢量的变化；
步骤3、在受故障开关管影响的扇区内，根据故障开关管影响的基本矢量确定新的基本矢量组合作用次序；
步骤4、根据故障开关管位置及受故障开关管影响的扇区确定中和扇区，根据受故障开关管影响的基本矢量类型及中和扇区内故障前基本矢量组合作用次序确定第二种基本矢量组合作用次序；
步骤5、跟踪中点电压变化，当三相电压参考矢量所在扇区位置在中和扇区时，选取最优状态的基本矢量组合作用次序，确定基本矢量的作用时间；
步骤6、根据基本矢量组合作用次序及基本矢量作用时间，确定开关状态的作用时间，从而产生PWM信号，控制开关管通断完成跟踪容错控制。
2.根据权利要求1所述的一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，步骤1中，对NPC型三电平整流器空间电压矢量进行三十六扇区划分，具体方法为：
NPC型三电平整流器的空间电压矢量共有27个基本矢量，对应27个开关状态，将基本矢量用“基本矢量名称”的形式表示，则基本矢量包括零矢量：V0P(PPP), V0O(OOO), V0N(NNN)；小矢量：V1P(POO), V1N(ONN)；V2P(PPO), V2N(OON)；V3P(OPO), V3N(NON)；V4P(OPP), V4N(NOO)；V5P(OOP), V5N(NNO)；V6P(POP), V6N(ONO)；中矢量：V7(PON), V8(OPN), V9(NPO), V10(NOP), V11(ONP), V12(PNO)；大矢量：V13(PNN), V14(PPN), V15(NPN), V16(NPP), V17(NNP),V18(PNP)；其中零矢量V0P(PPP), V0O(OOO), V0N(NNN)分别记为P型零矢量、O型零矢量、N型零矢量；小矢量存在N型小矢量与P型小矢量两类，VxN记为N型小矢量，VxP记为P型小矢量，VxN与VxP 互为冗余，x=1、2、3、4、5、6；括号内的三个字母分别表示三相的开关状态，第一个字母表示A相的开关状态，“P”表示A相上端的两个开关器件导通，开关状态“O”表示A相中间的两个开关器件导通，开关状态“N”表示A相下端的两个开关器件导通; 第二个字母表示B相的开关状态，“P”表示B相上端的两个开关器件导通，开关状态“O”表示B相中间的两个开关器件导通，开关状态“N”表示B相下端的两个开关器件导通; 第三个字母表示C相的开关状态,“P”表示C相上端的两个开关器件导通，开关状态“O”表示C相中间的两个开关器件导通，开关状态“N”表示C相下端的两个开关器件导通；
由于NPC型三电平整流器的空间电压矢量存在冗余状态，因此根据三相空间电压矢量状态，将27个基本矢量归类为19个顶点矢量，即零矢量：V0；小矢量：V1,V2,V3,V4,V5,V6；中矢量：V7,V8, V9, V10, V11, V12；大矢量：V13, V14, V15, V16, V17, V18；顶点矢量V0对应基本矢量V0P(PPP)、V0O(OOO)、V0N(NNN)；顶点矢量V1对应基本矢量V1P(POO), V1N(ONN)；顶点矢量V2对应基本矢量V2P(PPO), V2N(OON)；顶点矢量V3对应基本矢量V3P(OPO), V3N(NON)；顶点矢量V4对应基本矢量V4P(OPP), V4N(NOO)；顶点矢量V5对应基本矢量V5P(OOP), V5N(NNO)；顶点矢量V6对应基本矢量V6P(POP), V6N(ONO)；顶点矢量V7对应基本矢量V7(PON)；顶点矢量V8对应基本矢量V8(OPN)；顶点矢量V9对应基本矢量V9(NPO)；顶点矢量V10对应基本矢量V10(NOP)；顶点矢量V11对应基本矢量V11(ONP)；顶点矢量V12对应基本矢量V12(PNO)；顶点矢量V13对应基本矢量V13(PNN)；顶点矢量V14对应基本矢量V14(PPN)；顶点矢量V15对应基本矢量V15(NPN)；顶点矢量V16对应基本矢量V16(NPP)；顶点矢量V17对应基本矢量V17(NNP)；顶点矢量V18对应基本矢量V18(PNP)；
将NPC型三电平整流器空间电压矢量划分为6个大扇区(I、II、III、IV、V、VI)，每个大扇区又划分为6个小扇区(1、2、3、4、5、6)，共得到36个小扇区，每个小扇区都对应三个顶点矢量，不同的顶点矢量对应不同的基本矢量，则基本矢量与各小扇区对应关系如下所示：
I1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V1P,V1N;V2P, V2N；), I2扇区对应基本矢量(V0P,V0O,V0N;V1P,V1N;V2P, V2N；)，I3扇区对应基本矢量(V1P,V1N;V2P, V2N;V7), I4扇区对应基本矢量(V1P,V1N;V2P, V2N;V7)，I5扇区对应基本矢量(V1P,V1N; V7; V13), I6扇区对应基本矢量(V2P,V2N; V7; V14)；
II1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V2P,V2N;V3P, V3N), II2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V2P,V2N;V3P, V3N)，II3扇区对应基本矢量(V2P,V2N;V3P, V3N; V8), II4扇区对应基本矢量(V2P,V2N;V3P, V3N; V8)，II5扇区对应基本矢量(V2P, V2N; V8;V14), II6扇区对应基本矢量(V3P, V3N; V8 ;V15)；
III1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V3P,V3N;V4P, V4N；), III2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V3P,V3N;V4P, V4N；)，III3扇区对应基本矢量(V3P,V3N;V4P, V4N；V9), III4扇区对应基本矢量(V3P,V3N;V4P, V4N；V9)，III5扇区对应基本矢量(V3P,V3N; V9; V15), III6扇区对应基本矢量(V4P,V4N; V9; V16)；
IV1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V4P,V4N;V5P, V5N；), IV2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V4P,V4N;V5P, V5N；)，IV3扇区对应基本矢量(V4P,V4N;V5P, V5N；V10), IV4扇区对应基本矢量(V4P,V4N;V5P, V5N；V10)，IV5扇区对应基本矢量(V4P,V4N; V10；V16), IV6扇区对应基本矢量(V5P,V5N; V10；V17)；
V1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V5P,V5N;V6P, V6N；), V2扇区对应基本矢量(V0P,V0O,V0N;V5P,V5N;V6P, V6N；)，V3扇区对应基本矢量(V5P,V5N;V6P, V6N；V11), V4扇区对应基本矢量(V5P,V5N;V6P, V6N；V11)，V5扇区对应基本矢量(V5P,V5N;V11；V17), V6扇区对应基本矢量(V6P,V6N; V11；V18)；
VI1扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V1P,V1N;V6P, V6N；), VI2扇区对应基本矢量(V0P,V0O, V0N;V1P,V1N;V6P, V6N；)，VI3扇区对应基本矢量(V1P,V1N;V6P, V6N；V12), VI4扇区对应基本矢量(V1P,V1N;V6P, V6N；V12)，VI5扇区对应基本矢量(V6P,V6N; V12；V18), VI6扇区对应基本矢量(V1P,V1N; V12；V13)。
3.根据权利要求2所述的一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，步骤1中，确定故障前各扇区的顶点矢量作用时间，具体方法为：
首先，计算调制度：
；
其中，Vref为三相电压参考电压矢量，Vdc为直流侧输出电压；
然后，根据表1确定各扇区顶点矢量的作用时间T1、T2和T3；
表1 各扇区顶点矢量作用时间
其中，Ts为采样周期，为三相电压参考电压矢量Vref的幅角；
顶点矢量作用时间分配公式为：其中Vn1表示故障前基本矢量组合作用次序中排在第一位的基本矢量所代表的顶点矢量，Vn2表示故障前基本矢量组合作用次序中排在第二位的基本矢量所代表的顶点矢量，Vn3表示故障前基本矢量组合作用次序中排在第三位的基本矢量所代表的顶点矢量；
I1、III1、V1小扇区顶点矢量作用时间相同，I2、III2、V2小扇区顶点矢量作用时间相同，I3、III3、V3小扇区顶点矢量作用时间相同，I4、III4、V4小扇区顶点矢量作用时间相同，I5、III5、V5小扇区顶点矢量作用时间相同，I6、III6、V6小扇区顶点矢量作用时间相同；II1、IV1、VI1小扇区顶点矢量作用时间相同，II2、IV2、VI2小扇区顶点矢量作用时间相同，II3、IV3、VI3小扇区顶点矢量作用时间相同，II4、IV4、VI4小扇区顶点矢量作用时间相同，II5、IV5、VI5小扇区顶点矢量作用时间相同，II6、IV6、VI6小扇区顶点矢量作用时间相同。
4.根据权利要求3所述的一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，步骤1中，确定故障前各扇区的基本矢量组合作用次序，具体方法为：
每个小扇区都存在一组基本矢量组合用于合成三相参考电压矢量，其作用次序表如表2所示；
表2 各扇区基本矢量组合作用次序
扇区 基本矢量组合作用次序 I1 V1N (ONN) V2N(OON) V0O(OOO) V1P(POO) V0O(OOO) V2N(OON) V1N (ONN) I2 V2N(OON) V0O(OOO) V1P(POO) V2P(PPO) V1P(POO) V0O(OOO) V2N(OON) I3 V1N (ONN) V2N(OON) V7(PON) V1P(POO) V7(PON) V2N(OON) V1N (ONN) I4 V2N(OON) V7(PON) V1P(POO) V2P(PPO) V1P(POO) V7(PON) V2N(OON) I5 V1N (ONN) V13(PNN) V7(PON) V1P(POO) V7(PON) V13(PNN) V1N (ONN) I6 V2N(OON) V7(PON) V14(PPN) V2P(PPO) V14(PPN) V7(PON) V2N(OON) II1 V2N(OON) V0O(OOO) V3P(OPO) V2P(PPO) V3P(OPO) V0O(OOO) V2N(OON) II2 V3N(NON) V2N(OON) V0O(OOO) V3P(OPO) V0O(OOO) V2N(OON) V3N(NON) II3 V2N(OON) V8(OPN) V3P(OPO) V2P(PPO) V3P(OPO) V8(OPN) V2N(OON) II4 V3N(NON) V2N(OON) V8(OPN) V3P(OPO) V8(OPN) V2N(OON) V3N(NON) II5 V2N(OON) V8(OPN) V14(PPN) V2P(PPO) V14(PPN) V8(OPN) V2N(OON) II6 V3N(NON) V15(NPN) V8(OPN) V3P(OPO) V8(OPN) V15(NPN) V3N(NON) III1 V3N(NON) V4N(NOO) V0O(OOO) V3P(OPO) V0O(OOO) V4N(NOO) V3N(NON) III2 V4N(NOO) V0O(OOO) V3P(OPO) V4P(OPP) V3P(OPO) V0O(OOO) V4N(NOO) III3 V3N(NON) V4N(NOO) V9(NPO) V3P(OPO) V9(NPO) V4N(NOO) V3N(NON) III4 V4N(NOO) V9(NPO) V3P(OPO) V4P(OPP) V3P(OPO) V9(NPO) V4N(NOO) III5 V3N(NON) V15(NPN) V9(NPO) V3P(OPO) V9(NPO) V15(NPN) V3N(NON) III6 V4N(NOO) V9(NPO) V16(NPP) V4P(OPP) V16(NPP) V9(NPO) V4N(NOO) IV1 V4N(NOO) V0O(OOO) V5P(OOP) V4P(OPP) V5P(OOP) V0O(OOO) V4N(NOO) IV2 V5N(NNO) V4N(NOO) V0O(OOO) V5P(OOP) V0O(OOO) V4N(NOO) V5N(NNO) IV3 V4N(NOO) V10(NOP) V5P(OOP) V4P(OPP) V5P(OOP) V10(NOP) V4N(NOO) IV4 V5N(NNO) V10(NOP) V5P(OOP) V4P(OPP) V5P(OOP) V10(NOP) V4N(NOO) IV5 V4N(NOO) V10(NOP) V16(NPP) V4P(OPP) V16(NPP) V10(NOP) V4N(NOO) IV6 V5N(NNO) V17(NNP) V10(NOP) V5P(OOP) V10(NOP) V17(NNP) V5N(NNO) V1 V5N(NNO) V6N(ONO) V0O(OOO) V5P(OOP) V0O(OOO) V6N(ONO) V5N(NNO) V2 V6N(ONO) V0O(OOO) V5P(OOP) V6P(POP) V5P(OOP) V0O(OOO) V6N(ONO) V3 V5N(NNO) V6N(ONO) V11(ONP) V5P(OOP) V11(ONP) V6N(ONO) V5N(NNO) V4 V6N(ONO) V11(ONP) V5P(OOP) V6P(POP) V5P(OOP) V11(ONP) V6N(ONO) V5 V5N(NNO) V17(NNP) V11(ONP) V5P(OOP) V11(ONP) V17(NNP) V5N(NNO) V6 V6N(ONO) V11(ONP) V18(PNP) V6P(POP) V18(PNP) V11(ONP) V6N(ONO) VI1 V6N(ONO) V0O(OOO) V1P(POO) V6P(POP) V1P(POO) V0O(OOO) V6N(ONO) VI2 V1N(ONN) V6N(ONO) V0O(OOO) V1P(POO) V0O(OOO) V6N(ONO) V1N(ONN) VI3 V6N(ONO) V12(PNO) V1P(POO) V6P(POP) V1P(POO) V12(PNO) V6N(ONO) VI4 V1N(ONN) V6N(ONO) V12(PNO) V1P(POO) V12(PNO) V6N(ONO) V1N(ONN) VI5 V6N(ONO) V12(PNO) V18(PNP) V6P(POP) V18(PNP) V12(PNO) V6N(ONO) VI6 V1N(ONN) V13(PNN) V12(PNO) V1P(POO) V12(PNO) V13(PNN) V1N(ONN)
。
5.根据权利要求4所述的一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，步骤2中，根据故障开关管位置确定受故障开关管影响的扇区和基本矢量的变化，具体方法为：
按照表3确定受故障开关管影响的扇区及基本矢量：
表3 故障开关管对应的受影响扇区及基本矢量
将受故障开关管影响的基本矢量简称为故障矢量，将受故障开关管影响的扇区简称为故障扇区；
当Sa1管发生开路故障时，受到影响的扇区有II1扇区、II3扇区，受影响的基本矢量有II1扇区的零矢量V0P (PPP)、同时在II1扇区和II3扇区的小矢量V2P (PPO)，即故障零矢量V0P (PPP)、故障小矢量V2P (PPO)，故障零矢量V0P (PPP)畸变为V4P(OPP)，故障小矢量V2P(PPO)畸变为V3P(OPO)；
当Sa4管发生开路故障时，受到影响的扇区有V1扇区、V3扇区，受影响的基本矢量有V1扇区的零矢量V0N (NNN)、同时在V1扇区和V3扇区的小矢量V5N(NNO)，即故障零矢量V0N (NNN)、故障小矢量V5N(NNO)，故障零矢量V0N (NNN)畸变为V1N(ONN)，故障小矢量V5N(NNO)畸变为V6N(ONO)；
当Sb1管发生开路故障时，受到影响的扇区有IV1扇区、IV3扇区，受影响的基本矢量有IV1扇区的零矢量V0P(PPP)、同时在IV1扇区和II3扇区的小矢量V4P(OPP)，即故障零矢量V0P(PPP)、故障小矢量V4P(OPP)，故障零矢量V0P (PPP)畸变为V6P(POP)，故障小矢量V4P(OPP)畸变为V5P(OOP)；
当Sb4管发生开路故障时，受到影响的扇区有I1扇区、I3扇区，受影响的基本矢量有I1扇区的零矢量V0N(NNN)、同时在I1扇区和I3扇区的小矢量V1N(ONN)，即故障零矢量V0N(NNN)、故障小矢量V1N(ONN)，故障零矢量V0N(NNN)畸变为V3N(NON)，故障小矢量V1N(ONN)畸变为V2N(OON)；
当Sc1管发生开路故障时，受到影响的扇区有VI1扇区、VI3扇区，受影响的基本矢量有VI1扇区的零矢量V0P (PPP)、同时在VI1扇区和VI3扇区的小矢量V6P(POP)，即故障零矢量V0P(PPP)、故障小矢量V6P(POP)，故障零矢量V0P (PPP)畸变为V2P(PPO)，故障小矢量V6P(POP)为V1P(POO)；
当Sc4管发生开路故障时，受到影响的扇区有III1扇区、III3扇区，受影响的基本矢量有III1扇区的零矢量V0N(NNN)、同时在III1扇区和III3扇区的小矢量V3N(NON)，即故障零矢量V0N(NNN)、故障小矢量V3N(NON)，故障零矢量V0N(NNN)畸变为V5N(NNO)，故障小矢量V3N(NON)畸变为V4N(NOO)。
6.根据权利要求5所述的一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，步骤3中，在受故障开关管影响的扇区内，根据故障开关管影响的基本矢量确定新的基本矢量组合作用次序，具体方法为：
在该扇区的基本矢量组合作用次序中，弃用故障小矢量，用未受故障开关管影响的冗余小矢量替换该故障小矢量，基于对称原则重新排序，实现该扇区的容错控制。
7.根据权利要求1所述的一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，步骤4中，根据故障开关管位置及受故障开关管影响的扇区确定中和扇区，具体方法为：
根据表4确定中和扇区：
表4 根据故障开关管位置及受故障开关管影响的扇区确定中和扇区
故障开关管 故障扇区 中和扇区 故障扇区 中和扇区 Sa1 II1 V2 II3 V4、V6 Sa4 V1 II2 V3 II4、II6 Sb1 IV1 I2 IV3 I4、I6 Sb4 I1 IV2 I3 IV4、IV6 Sc1 VI1 III2 VI3 III4、III6 Sc4 III1 VI2 III3 VI4、VI6
步骤4中，根据受故障开关管影响的基本矢量类型及中和扇区内故障前基本矢量组合作用次序确定第二种基本矢量组合作用次序，具体方法为：
当故障小矢量为P型小矢量时，应在中和扇区内故障前基本矢量组合作用次序中弃用N型小矢量，用冗余P型小矢量替换N型小矢量，基于对称原则重新排序，从而确定第二种基本矢量组合作用次序；
当故障小矢量为N型小矢量时，应在中和扇区内故障前基本矢量组合作用次序中弃用P型小矢量，用冗余N型小矢量替换P型小矢量，基于对称原则重新排序，从而确定第二种基本矢量组合作用次序。
8.根据权利要求7所述的一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，步骤5中，跟踪中点电压变化，当三相电压参考矢量所在扇区位置在中和扇区时，选取最优状态的基本矢量组合作用次序，确定基本矢量的作用时间，具体方法为：
当三相电压参考矢量运行至中和扇区时，判断中点电压值与算法所设阈值ξ=U dc -I d /6的大小关系，其中U dc 为直流母线电压 ， I d 为有功电流参考值；
若故障小矢量为P型小矢量，当中点电压值大于阈值时，使用第二种基本矢量组合作用次序，否则，使用故障前基本矢量组合作用次序；
若故障小矢量为N型小矢量，当中点电压值大于阈值时，使用故障前基本矢量组合作用次序，否则，使用第二种基本矢量组合作用次序。
9.根据权利要求1所述的一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，步骤5中，确定基本矢量的作用时间，具体方法为：
针对故障前的基本矢量组合作用次序，采用中心对称原则按照基本矢量作用次序将顶点矢量的作用时间分配给对应的基本矢量，针对受故障开关管影响扇区的新基本矢量组合作用次序及中和扇区的第二种基本矢量组合作用次序，在故障前基本矢量组合作用次序的基本矢量作用时间分配的基础上，将弃用的小矢量的作用时间全部添加至对应的冗余小矢量的作用时间。
10.根据权利要求1所述的一种NPC型三电平整流器外管开路故障容错控制方法，其特征在于，步骤6中，根据基本矢量组合作用次序及基本矢量作用时间，确定开关状态的作用时间，从而产生PWM信号，控制开关管通断完成跟踪容错控制，具体方法为：
根据基本矢量组合作用次序及基本矢量作用时间，基本矢量与开关状态一一对应，从而确定开关状态的作用时间，采用DPWM技术，将开关状态作用时间与周期为采样周期的三角载波进行调制，从而产生PWM信号，控制开关管通断完成容错控制。
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