شناسايي و جايابي خطاي كليدهاي نيمه‌هادي قدرت در اينورترهاي چندسطحي مهار نقطه خنثي با استفاده از منطق فازي

Identification and fault localization of power semiconductor switches in neutral point clamped multilevel inverters using fuzzy logic

در سال‌هاي اخير استفاده از مبدل‌هاي چند سطحي بدليل داشتن مزاياي فراوان در كاربردهاي ولتاژ و توان‌هاي بالا گسترش يافته‌اند، عليرغم مزاياي اينورترهاي چندسطحي با توجه به افزايش تعداد قطعات استفاده شده در آن‌ها احتمال وقوع خطا در آن‌ها بسيار بالا رفته است لذا براي تضمين عملكرد بدون وقفه و همچنين جلوگيري از وارد آمدن خسارت زياد به اين سيستم‌ها در حين وقوع خطا تشخيص سريع خطا جهت پياده‌سازي سيستم مقاوم در برابر خطا امري اجتناب ناپذير مي‌باشد. اين مقاله استفاده از سيستم‌هاي مبتني بر منطق فازي در پياده‌سازي و تشخيص خطاي مدارباز براي يك كليد از كليدهاي نيمه‌هادي بر روي اينورترهاي مهار نقطه خنثي سه‌فاز سه سطحي با بار اهمي سلفي را مورد بررسي قرار مي‌دهد. روش پيشنهادي بر اندازه‌گيري ولتاژ پل خروجي اينورتر و همچنين محاسبه متوسط مقدار آن استوار است، مقدار مقوسط ولتاژهاي سه‌فاز پل اينورتر به عنوان ورودي‌ به سيستم فازي اعمال مي‌گردد، سيستم مذكور در محيط MATLAB/SIMULINK شبيه‌سازي شده و نتايج بدست آمده دقت و تشخيص سريع وقوع خطا براي كليدهاي قدرت نيمه‌هادي را در يك سيكل مرجع نشان مي‌دهد.

abstract In recent years, the use of multilevel converters has expanded due to their good advantages in high voltage and high-power application. Despite the benefits of multilevel inverters, the probability of fault occurrence has increased due to the large number of power semiconductor switches used, therefore to ensure uninterrupted performance and prevent significant damage to these systems during fault, rapid fault detection is essential as an input of fault tolerant system. This paper presents a fault detection method based of fuzzy logic for open circuit faults of a switching device in neutral point clamped inverter systems with RL load, the proposed method is based on measuring the output bridge voltage of the inverter and calculating its average value. The average value of the inverter is applied as input to the fuzzy logic system. The validity of the proposed method is verified through the MATLAB/SIMULINK environment and the results show the accuracy and fast detection of open switch fault within one fundamental frequency.