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龙图腾网恭喜东南大学申请的专利一种多电平变换器子模块的开路故障诊断与容错运行策略获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115061065B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210692434.7，技术领域涉及：G01R31/54；该发明授权一种多电平变换器子模块的开路故障诊断与容错运行策略是由王青松;潘宇航;洪周良;程明设计研发完成，并于2022-06-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种多电平变换器子模块的开路故障诊断与容错运行策略在说明书摘要公布了：本发明公开了一种多电平变换器子模块的开路故障诊断与容错运行策略，该开路故障诊断策略将被诊断子模块与冗余子模块相配合，分析半桥储能子模块发生开路故障的时刻的输出情况，提取子模块半个周期的输出电压异常特征，判断其故障位置，并进行针对性的容错控制。本发明所提出的开路故障诊断与容错运行策略，在储能子模块出现开路故障的瞬间就能诊断出故障，并在第一时间进行处理，大大提升了故障诊断的效率和多电平变换器的运行的安全性与可靠性，简单实用。

本发明授权一种多电平变换器子模块的开路故障诊断与容错运行策略在权利要求书中公布了：1.一种多电平变换器子模块的开路故障诊断与容错运行策略，其特征在于，所述故障诊断与容错运行策略是利用开路故障发生期间，子模块半个周期的输出电压异常特征，判断其故障位置，并进行针对性的容错控制，所述开路故障诊断策略，包含以下步骤：1）测量每个子模块的输出电压，计算出每半个工频周期下输出电压平均值uK_mean；2）判断uK_mean是否满足大于0且小于E，如果满足则子模块无故障，否则需要进一步判断uK_mean的数值范围；3）若uK_mean小于等于0则子模块上管S1开路，否则是下管S2开路；所述多电平变换器包括左桥臂、右桥臂、滤波电感Lf、负载Z；所述左桥臂与右桥臂均是由N个半桥储能子模块与一个冗余子模块串联而成；所述左桥臂与右桥臂一侧通过负载Z连接，另一侧通过滤波电感Lf连接，进而构成单相多电平变换器；所述半桥储能子模块由两个功率开关器件S1和S2构成半桥结构，S1和S2串联的两端接锂电池E，S2两端作为输出端，并有滤波电容C并在锂电池两端；所述左桥臂故障子模块的容错设计包含以下内容：1）检测到子模块上管S1开路，则给该故障子模块的S2开关管占空比为1的驱动信号，使S2一直处于导通状态；与此同时，将该故障子模块原来的驱动信号给冗余子模块SMl,R，即用冗余子模块来代替故障子模块运行；2）检测到子模块下管S2开路，则使该故障子模块的S1开关管处于一直导通状态，再将该故障子模块原来的驱动信号给冗余子模块SMl,R；与此同时，使右桥臂的冗余子模块SMr,R的S1开关管处于一直导通状态，S2开关管处于一直关断状态，进而来抵消故障子模块的锂电池电压；故障发生在右桥臂时，与之为对应关系；所述开路故障诊断与容错运行策略包括以下数学模型：1）建立载波移相调制波数学模型，具体包含：调制波数学模型： 式中，Cl,it是左桥臂第i个载波的表达式，Cr,it是右桥臂第i个载波的表达式，和分别为左桥臂第i个载波Cl,i和右桥臂第i个载波Cr,i的相位角，第一个点状载波Cl,1的相位角设为θc，ωc为载波角频率，其中1≤i≤N；2）建立符号函数模型： 式中，Dl,it是左桥臂的第i个载波与对应的调制波相减后得到的符号函数，Dr,it是右桥臂的第i个载波与对应的调制波相减得到的符号函数，Mlt为左桥臂的虚线调制信号，Mrt为右桥臂的虚线调制信号ω=2πT，其中，T是傅里叶分析周期，ω是调制信号的角频率，θm是相位角，Q是调制比,Q≤1；3）子模块正常工作状态下的子模块输出电压表达式为： 式中，Fl,it是左桥臂子模块SMl,i的SPWM输出电压波形，Fr,it是右桥臂子模块SMr,i的SPWM输出电压波形；4）子模块的开路故障主要发生在功率器件上，当上管S1开路时，子模块输出电压的表达式如下： 式中，Vdiode为开关管的反并联二极管的导通压降，当下管S2开路时，子模块输出电压的表达式如下： 式中，E为子模块中电池的电压。

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