本发明涉及电力电子开关电源，特别涉及一种冗余拓扑的t型逆变器。
背景技术：
1、随着全球能源结构的转型和可再生能源产业的快速发展，逆变器作为电力电子领域实现电能变换和控制的关键设备，其在光伏发电、风力发电、电动汽车等新能源领域得到了越来越广泛的应用。在长期的不断发展中，逆变器的结构经历了从传统两电平拓扑到适用于高压大容量的多电平拓扑。而三电平逆变器又以结构简单，控制复杂度相对更低而成为多电平变换器中应用最广泛的一种。与传统两电平逆变器相比，三电平逆变器具有电压变化率小、输出谐波含量低、功率器件电压应力小等优点。三电平逆变器的拓扑结构也多种多样，主要有级联型、中点箝位型以及飞跨电容型。t型三电平逆变器是在中点箝位型拓扑基础上改进，结合了传统两电平和三电平的优势，采用与二极管箝位型相比更少的器件，更小的体积，实现了开关损耗更小、传输效率更高，既具有工作原理简单，导通损耗低，又兼具输出电压高，电流谐波含量小等优势。
2、逆变器作为电力电子技术的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到新能源系统的效率、稳定性和可靠性。在实际工程应用中，逆变器运行环境条件复杂，半导体器件易损坏从而导致逆变器发生故障，同时三电平逆变器较传统两电平逆变器开关管数量增加，导致故障发生的概率也相应增加。功率开关管的故障根据特性不同可分为短路故障和开路故障，短路故障会产生很大短路电流，短路电流将在很短时间内将电路击穿，对短路回路及相关元器件造成严重破坏。开路故障虽没有危害性的过电流，一般不会立即造成电路系统的崩溃，但会造成电压电流发生严重畸变，谐波含量超标、绝缘损坏等其他问题，最终导致逆变器停机，对工业生产甚至人身安全造成严重危害。因此提高逆变器系统的可靠性对于逆变器的应用和推广具有重要的意义。
3、容错控制是提高逆变器可靠性的一个重要方法，当逆变器发生故障时，通过调整控制策略的软件容错或增加冗余器件的硬件容错使系统持续工作，并且系统性能指标维持不变或在可接受的范围内有略有牺牲，实现容错运行。硬件容错相较于软件容错控制方式简单，对实施条件没有太多限制，并且适用于大多数的故障情况，所以得到广泛应用。目前常用的硬件容错方式有冗余开关法、冗余桥臂法以及冗余模块法。但是大多数的硬件容错都是通过增加较多数量的功率器件，在故障发生时替换故障开关、回路或模块从而达到容错运行的目的，投入成本过大，设备利用率很低，较多功率器件增加的同时又加大了开关故障的风险，对逆变器系统的稳定运行造成威胁。
4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决背景技术存在的技术问题，为此，提供了一种冗余拓扑的t型逆变器。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
3、一种冗余拓扑的t型逆变器，包括正负直流母线，电容c1、c2，t型三电平拓扑回路和菱形冗余回路；
4、正负直流母线和t型三电平拓扑回路相连；
5、电容c1、c2之间的中性点o和正负直流母线之间连接有菱形冗余回路；
6、所述菱形冗余回路包括功率开关管sr1、sr2和双向可控功率开关管sr3、sr4、sr5、sr6；电容c1的一端与直流母线正端相连，电容c1的另一端分别与电容c2以及双向可控功率开关管sr3、sr5的一端相连，双向可控功率开关管sr3的另一端分别与功率开关管sr1的发射极、双向可控功率开关管sr4的一端以及t型三电平拓扑回路的a相桥臂相连，双向可控功率开关管sr4的另一端与双向可控功率开关管sr6的一端以及t型三电平拓扑回路的b相桥臂相连，双向可控功率开关管sr6的另一端分别与功率开关管sr2的发射极、双向可控功率开关管sr5的一端以及t型三电平拓扑回路的c相桥臂相连，功率开关管sr1的集电极与直流母线正端相连，功率开关管sr2的集电极以及电容c2的另一端均与直流母线负端相连。
7、以下为本发明进一步限定的技术方案，所述t型三电平拓扑回路包括桥臂开关管sa1、sa2、sa3、sa4、sb1、sb2、sb3、sb4、sc1、sc2、sc3、sc4和电感la、lb、lc；
8、桥臂开关管sa2的发射极与sa3的发射极相连，桥臂开关管sa3的集电极分别与sa1的发射极、sa4的集电极以及电感la的一端相连；
9、桥臂开关管sb2的发射极与sb3的发射极相连，桥臂开关管sb3的集电极分别与sb1的发射极、sb4的集电极以及电感lb的一端相连；
10、桥臂开关管sc2的发射极与sc3的发射极相连，桥臂开关管sc3的集电极分别与sc1的发射极、sc4的集电极以及电感lc的一端相连。
11、以下为本发明进一步限定的技术方案，桥臂开关管sa1、sb1、sc1的集电极均与直流母线正端相连，桥臂开关管sa4、sb4、sc4的发射极均与直流母线负端相连。
12、以下为本发明进一步限定的技术方案，所述t型三电平拓扑回路还包括电容ca、cb、cc和电阻ra、rb、rc；
13、电感la的另一端分别与电阻ra、电容ca的一端相连，电感lb的另一端分别与电阻rb、电容cb的一端相连，电感lc的另一端分别与电阻rc、电容cc的一端相连。
14、以下为本发明进一步限定的技术方案，电阻ra、rb、rc的另一端连接在一起，电容ca、cb、cc的另一端连接在一起并与电容c1、c2之间的中性点o相连。
15、相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：
16、本发明与传统三电平t型逆变器相比，在只增加6个功率开关的情况下，即可实现功率开关单管开路或短路故障时的容错运行，具体为：(1)冗余拓扑的t型逆变器功率开关无故障时，与传统三电平逆变器运行状态相同；(2)当冗余拓扑的t型逆变器垂直桥臂开关管单管开路故障时，即开路故障发生在sa1、sa4、sb1、sb4、sc1、sc4处，通过对功率开关适当的驱动可实现冗余回路对故障桥臂的替换，在不停机的情况下维持逆变器的容错稳定运行；(3)当t型逆变器水平桥臂开关管短路故障时，即短路故障发生在sa2/sa3、sb2/sb3、sc2/sc3处，通过对功率开关适当的驱动可实现故障桥臂与中性点的断开，隔离短路回路从而消除短路影响，在保持系统输出特性的同时维持逆变器系统的不间断容错运行；(4)增加的菱形冗余回路的6个功率开关也可在单管开路和短路故障时实现容错运行，消除了功率器件增加对逆变器系统带来的故障增加的风险；
17、本发明与现有t型逆变器硬件容错方法相比，使用功率开关较少，控制方式相对简单，在有效控制投入成本的情况下，实现t型逆变器系统故障情况下的容错运行，应用前景较好。
18、下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
1.一种冗余拓扑的t型逆变器，其特征在于，包括正负直流母线，电容c1、c2，t型三电平拓扑回路和菱形冗余回路；
2.根据权利要求1所述的一种冗余拓扑的t型逆变器，其特征在于，所述t型三电平拓扑回路包括桥臂开关管sa1、sa2、sa3、sa4、sb1、sb2、sb3、sb4、sc1、sc2、sc3、sc4和电感la、lb、lc；
3.根据权利要求2所述的一种冗余拓扑的t型逆变器，其特征在于，桥臂开关管sa1、sb1、sc1的集电极均与直流母线正端相连，桥臂开关管sa4、sb4、sc4的发射极均与直流母线负端相连。
4.根据权利要求2所述的一种冗余拓扑的t型逆变器，其特征在于，所述t型三电平拓扑回路还包括电容ca、cb、cc和电阻ra、rb、rc；
5.根据权利要求4所述的一种冗余拓扑的t型逆变器，其特征在于，电阻ra、rb、rc的另一端连接在一起，电容ca、cb、cc的另一端连接在一起并与电容c1、c2之间的中性点o相连。
