چکيده— این مقاله یک توپولوژی سه سطحی جدید را ارائه می نماید که اساس آن، مبدل نقطه خنثای مقید می باشد. در اینجا یک شاخه اضافی به توپولوژی اصلی افزوده شده است. هدف اصلی از افزودن این شاخه این است که قابلیت های تحمل پذیری در برابر خطا برای مبدل فراهم شود. بعلاوه در خلال مد عملکرد عادی، شاخه چهارم می تواند به منظور متعادل سازی ولتاژ نقطه خنثی مورد استفاده قرار گیرد. در این صورت نوسانات ولتاژ فرکانس پائین که تحت برخی شرایط عملیاتی در نقطه خنثی ایجاد می شوند؛ به صورت موثر از بین می روند. در نتیجه این فرآیند، نیازی نیست تا استراتژی مدولاسیون مربوط به 3 شاخه اصلی مبدل، بر مساله تعادل ولتاژ متمرکز شود و به جای آن می تواند بر جنبه های دیگری نظیر حداقل سازی تلفات سوئیچینگ مبدل، توجه داشته باشد. به هر حال افزودن شاخه چهارم باعث ایجاد مقداری تلفات اضافه می شود. در اینجا به منظور حداقل سازی تلفات سوئیچینگ در این شاخه، یک توپولوژی تشدید شده پیشنهاد می شود. در این مقاله 3 راهکار مختلف مقاوم در برابر خطا که اساس آنها مبتنی بر توپولوژی شاخه چهارم می باشد؛ ارائه شده اند. یک مقایسه صورت گرفته بر روی این توپولوژی ها، مزایا و معایب آنها را نشان می دهد. همچنین برای نشان دادن اعتبار این روش یکسری نتایج تجربی ارائه شده اند.
کلمات کليدي: بازدهی، مقاوم پذیری در برابر خطا، مبدل چند سطحی، مبدل نقطه خنثای مقید، قابلیت اطمینان، مبدل های تشدید شده، نوسان ولتاژ

Abstract:  This paper presents a new three-level topology based on the neutral-point (NP)-clamped converter. An additional leg is added to the basic topology. The main purpose of this leg is to provide the converter with fault-tolerant capabilities. In addition, during normal operation mode, the fourth leg can be used to balance the NP voltage. In this way, the low-frequency voltage oscillations that appear in the NP under some operating conditions are cancelled out effectively. As a result, the modulation strategy of the three main legs of the converter does not have to take care of the voltage balance and can focus on other aspects such as, for instance, minimizing the switching losses of the converter. However, the inclusion of the fourth leg produces some additional losses. A resonant topology is proposed to minimize the switching losses of this leg. Three different fault-tolerant solutions based on the fourth-leg topology are presented. A comparison of these topologies showing their respective advantages and drawbacks is made. Experimental results are presented to show the viability of this approach.
Keywords: Efficiency, fault tolerance, multilevel converter, neutral-point (NP)-clamped (NPC) converter, reliability, resonant converters, voltage oscillation