Abstract
A three-level converter is used as the power converters of wind turbine systems because of their advantages such as low-current total harmonic distortion, high efficiency, and low collector-emitter voltage. Interior permanent magnet synchronous generators (IPMSGs) have been chosen as the generator in wind turbine systems owing to their advantages of size and efficiency. In wind turbine systems consisting of the three-level converter and the IPMSG, fault-tolerant controls for an open-circuit fault of switches should be implemented to improve reliability. This paper focuses on the open-circuit fault of outer switches (Sx1 and Sx4) in three-level rectifiers (both neutral-point clamped and T-type) that are connected to the IPMSG. In addition, the effects of Sx1 and Sx4 open-circuit faults are analyzed, and based on this analysis, a tolerant control is proposed. The proposed tolerant control maintains normal operation with sinusoidal currents under the open-circuit fault of outer switches by adding a compensation value to the reference voltages. The effectiveness and performance of the proposed tolerant control are verified by simulation and experiment
چکیده
مبدل سه سطحی بعنوان مبدل های قدرت سیستم های توربین بادی بدلیل مزایایی از جمله انحراف هارمونیکی کل جریان پایین (THD)، بازدهی بالا، و ولتاژ کلکتور- امیتر پایین استفاده میشود. ژنراتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی (IPMSGs) بعنوان ژنراتور در سیستم های توربین بادی با توجه به مزایای آنها از جمله اندازه و بازدهی انتخاب شده اند. در سیستم های توربین بادی شامل مبدل سه سطحی و IPMSG، کنترل های تحمل خطا برای خطای مدار باز سوئیچ ها باید برای تقویت قابلیت اطمینان بکار برده شوند. این مقاله روی خطای مدار باز سوئیچ های خارجی (Sx1 و Sx4) در یکسوکننده های سهس طحی (هم نوع بسته نقطه خنثی و هم نوع T) که به IPMSG متصل میشوند، تمرکز میکند. بعلاوه، اثرات خطاهای مدار باز Sx1 و Sx4 آنالیز میشوند. کنترل تحمل پیشنهادی عملکرد عادی را با جریان های سینوسی تحت خطای مدار باز سوئیچ های خارجی با اضافه کردن مقدار جبرانی به ولتاژهای مرجع حفظ میکند. اثربخشی و کارایی کنترل تحمل پیشنهادی توسط شبیه سازی و آزمایش تایید میشوند.