ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

В статье выполнен краткий обзор современных программно-аппаратных способов поддержания работоспособности многоуровневого преобразователя частоты на базе каскадного включения Н-мостов в составе высоковольтного электропривода переменного тока при неисправности в элементах силовой схемы. Основной акцент в работе сделан на алгоритме углового сдвига нейтральной точки инвертора из требования равенства амплитуд векторов линейных напряжений, образующих в двумерном пространстве состояний равносторонний треугольник, благодаря чему достигается симметричный гармонический закон изменения токов статора исполнительного двигателя. В качестве практической реализации данного требования предложено использовать модифицированную обратную матрицу E. Clarke с ортонормированием ее элементов на основании метода Грама–Шмидта и последующим ее представлении в четырехмерном гиперкомплексном пространстве в виде соответствующего прямого и обратного кватерниона координатного преобразования.

1. Alqarni Z.A. Design of active fault-tolerant control system for multilevel inverters to achieve greater reliability with improved power quality // IEEE Access. – 2022. – Vol. 10. – P. 77791–77801. – DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3193790.
2. Nos O.V., Abramushkina E.E. The control technique for cascaded H-bridge multilevel converter with faulty cells // 2018 19th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). – Erlagol, Russia, 2018. – P. 6403–6406. – DOI: 10.1109/EDM.2018.8435054.
3. Nabae A., Takahashi I., Akagi H. A new neutral-point-clamped PWM inverter // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1981. – Vol. IA-17 (5). – P. 518–523. – DOI: 10.1109/TIA.1981.4503992.
4. Meynard T.A., Foch H. Multi-level conversion: high voltage choppers and voltage-source inverters // PESC '92 Record. 23rd Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference. Vol. 1. – Toledo, Spain, 1992. – P. 397–403. – DOI: 10.1109/PESC.1992.254717.
5. Patent № 5 986 909 USA. Multiphase power supply with plural series connected cells and failed cell bypass: date of patent 1999 / Hammond P., Aielo M.F.
6. Equalization of losses in a multilevel frequency converter in fault condition / Y. Kazemirova, A. Anuchin, D. Aliamkin, M. Lashkevich, A. Zharkov, A. Kovya­zin // 2022 29th International Workshop on Electric Drives: Advances in Power Electronics for Electric Drives (IWED). – Moscow, Russian Federation, 2022. – P. 1–6. – DOI: 10.1109/IWED54598.2022.9722594.
7. Fault tolerant operation in multilevel inverter for more electric aircraft / H. Rehman, H. Iqbal, M. Tariq, A. Sarwar, M. Sarfraz, G.M. Gupta, A.I. Maswood // 2022 2nd International Conference on Emerging Frontiers in Electrical and Electronic Technologies (ICEFEET). – Patna, India, 2022. – P. 1–6. – DOI: 10.1109/ ICEFEET51821.2022.9848055.
8. Pany S., Karanki S.B. Algorithm for fault-tolerant operation of cascaded H-bridge multilevel inverter // 2021 IEEE 12th Energy Conversion Congress & Exposition – Asia (ECCE-Asia). – Singapore, 2021. – P. 926–931. – DOI: 10.1109/ECCE-Asia 49820.2021.9478988.
9. Salimian H., Iman-Eini H. Fault-tolerant operation of three-phase cascaded H-bridge converters using an auxiliary module // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2017. – Vol. 64 (2). – P. 1018–1027. – DOI: 10.1109/TIE.2016. 2613983.
10. Online soft restart of a cascaded H-bridge inverter fed induction motor drive after cell faults / J. Titus, H. Patel, M.B. Anurag, S. Bhawal, S. Dey, D. Saravanan, K. Hatua, S.E. Rao // 2022 IEEE International Conference on Power Electronics, Smart Grid, and Renewable Energy (PESGRE). – Trivandrum, India, 2022. –P. 1–6. – DOI: 10.1109/PESGRE52268.2022.9715809.
11. Siemens. Высоковольтные преобразователи частоты. Robicon Perfect Harmony. – URL: https://siemens-drives.ru/products/vysokovoltnye-preobrazovateli-chastoty/ robicon-perfect-harmony/ (дата обращения: 11.02.2026).
12. A fault-tolerant strategy for safe operation of cascaded H-bridge multilevel inverter under faulty condition / A. Raki, Y. Neyshabouri, M. Aslanian, H. Iman-Eini // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2023. – Vol. 38 (6). – P. 7285–7295. – DOI: 10.1109/TPEL.2023.3257278.
13. A review of fault-tolerant control methods for cascaded H-bridge multilevel inverters / H. Hamza, J. Song-Manguelle, P.M. Lingom, J.M. Nyobe-Yome, M.L. Doum­bia // 2023 IEEE 14th International Conference on Power Electronics and Drive Systems (PEDS). – Montreal, QC, Canada, 2023. – P. 1–7. – DOI: 10.1109/ PEDS57185.2023.10246759.
14. Aleenejad M., Mahmoudi H., Ahmadi R. Multifault tolerance strategy for three-phase multilevel converters based on a half-wave symmetrical selective harmonic elimination technique // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2017. – Vol. 32 (10). – P. 7980–7989. – DOI: 10.1109/TPEL.2016.2633230.
15. Нос О.В., Дыбко М.А., Нос Н.И. Алгоритмы управления многоуровневым инвертором напряжения с каскадным включением Н-мостов в аварийном режиме работы // Электротехника. – 2021. – № 12. – С. 37–43. – DOI: 10.53891/ 00135860_2021_12_37.
16. Fathi M., Khajehoddin S.A. A fault compensation scheme for cascaded H-bridge inverter with reduced common mode voltage // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2023. – Vol. 70 (4). – P. 3257–3267. – DOI: 10.1109/TIE.2022. 3177798.
17. A new postfault control method for CHB inverter to increase maximum output voltage / S. Ouni, M. Narimani, Z. Cheng, N.R. Zargari // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2020. – Vol. 56 (5). – P. 5499–5510. – DOI: 10.1109/TIA.2020. 2997306.
18. Kim M., Ko Y. A novel fault tolerant control based on overmodulation for three-phase cascaded H-bridge inverters // 2023 11th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia (ICPE 2023 – ECCE Asia). – Jeju Island, Korea, Republic of, 2023. – P. 1052–1057. – DOI: 10.23919/ICPE2023-ECCEAsia 54778.2023.10213785.
19. Nos O.V., Nos N.I. Clarke-park coordinates transformation in the quaternion domain // 2023 IEEE XVI International Scientific and Technical Conference Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE). – Novosibirsk, Russian Federation, 2023. – P. 420–423. – DOI: 10.1109/APEIE59731.2023.10347688.
20. Lezana P., Ortiz G. Extended operation of cascade multicell converters under fault condition // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2009. – Vol. 56 (7). – P. 2697–2703. – DOI: 10.1109/TIE.2009.2019771.
21. ANN-based neutral shift technique for fault-tolerant operation of cascaded multilevel converter / L.M. de Oliveira, E.E. dos Santos Filho, G.J. Maia de Sousa, F.L. Marcelo Antunes, E.M. Sá Junior // 2023 IEEE 8th Southern Power Electronics Conference and 17th Brazilian Power Electronics Conference (SPEC/COBEP). – Florianopolis, Brazil, 2023. – P. 1–4. – DOI: 10.1109/SPEC56436.2023.10407721.
22. Nos O.V., Volkov V.Y., Klan V.A. Vector control for an AC drive with a multilevel frequency converter based on an Н-bridge // Russian Electrical Engineering. – 2019. – Vol. 90. – P. 304–309. – DOI: 10.3103/S1068371219040084.
23. Carnielutti F., Pinheiro H., Rech C. Generalized carrier-based modulation strategy for cascaded multilevel converters operating under fault conditions // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2012. – Vol. 59 (2). – P. 679–689. – DOI: 10.1109/TIE.2011.2157289.
24. Нос О.В. Методы анализа и синтеза трехфазных систем с активными силовыми фильтрами в гиперкомплексном пространстве: дис. … д-ра техн. наук. – Новосибирск, 2015. – 385 с.
25. Нос О.В. Анализ различных форм представления кинематических параметров в задачах линейного преобразования трехфазных переменных // Известия вузов. Электромеханика. – 2012. – № 5. – С. 22–28.
26. Канатников А.Н. Линейная алгебра: учебник для вузов / под ред. В.С. Зарубина, А.П. Крищенко. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 336 с.
27. Гельфанд И.М. Лекции по линейной алгебре. – М.: Добросвет: КДУ, 2007. – 320 с.