[發明專利]一種開關磁阻電機功率變換器主電路故障診斷方法

有效

• 申請號: 201010174734.3
• 申請日: 2010-05-08
• 公開（公告）號: CN101839957A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 陳昊;于東升
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及一種開關磁阻電機功率變換器主電路故障診斷方法，尤其是一種基于直流母線濾波電容電壓脈動的適用于各種相數、各種拓撲結構的開關磁阻電機功率變換器主電路的故障診斷。

背景技術

開關磁阻電機功率變換器主電路中的功率半導體元器件是最易發生故障的薄弱環節，故障多表現為功率管的開路或直通短路。潮濕、多塵的工作環境也將增加變換器主電路的故障率。及時準確的故障診斷可以阻止故障的擴大，減小故障引起的損失。傳統的開關變換器主電路故障診斷方法需要測試節點多，抗干擾性差，同時增加了硬件成本和系統復雜度。交流電源經整流橋整流后輸出脈動的直流電壓，需由電容濾成波動較平緩的直流電壓，但濾波電容電壓脈動明顯。通過提取直流母線濾波電容電壓信號特征實現對功率開關管故障識別，此方法對于系統的整體保護很有效，且減少了傳感器需求，對降低檢測成本，優化診斷系統很有意義。

發明內容

本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種基于直流母線濾波電容電壓脈動的開關磁阻電機功率變換器主電路故障診斷方法。

本發明的目的是這樣實現的：

檢測開關磁阻電機功率變換器主電路直流母線濾波電容C的電壓u₁(n)瞬態值；由公式：計算出直流母線濾波電容電壓的序列方差Var，式中，N為正整數；再由公式：計算出直流母線濾波電容電壓的功率譜熵P，作為故障特征量，式中，S_n(n＝1，2，...，N)為直流母線濾波電容電壓的功率譜，N為正整數；得到整個轉速范圍內開關磁阻電機功率變換器主電路的直流母線濾波電容電壓的序列方差Var曲線和直流母線濾波電容電壓功率譜熵P曲線；

將開關磁阻電機功率變換器主電路直流母線濾波電容電壓的序列方差Var和功率譜熵P作為故障特征量，來診斷功率變換器的主電路是否有故障；

當整個轉速范圍內開關磁阻電機功率變換器主電路的直流母線濾波電容電壓的序列方差Var曲線的數值低于1.5伏²和直流母線濾波電容電壓功率譜熵P曲線的數值低于0.25時，屬正常運行狀態；

當整個轉速范圍內開關磁阻電機功率變換器主電路的直流母線濾波電容電壓的序列方差Var曲線的數值比正常運行狀態下的大8.0伏²以上、直流母線濾波電容電壓功率譜熵P曲線的數值比正常運行狀態下的大0.1以上時，屬功率變換器主電路上管短路狀態；

當在高速區的開關磁阻電機功率變換器主電路直流母線濾波電容電壓的序列方差Var曲線的數值比正常運行狀態下的大1.0伏²以上、直流母線濾波電容電壓功率譜熵P曲線的數值均比正常運行狀態下的大0.025以上時，屬功率變換器主電路下管短路狀態；

當整個轉速范圍內開關磁阻電機功率變換器主電路的直流母線濾波電容電壓的序列方差Var曲線和直流母線濾波電容電壓功率譜熵P曲線的數值均比正常運行狀態下的曲線的數值大，且低速區的開關磁阻電機功率變換器主電路直流母線濾波電容電壓的序列方差Var曲線的數值比正常運行狀態下的大4.0伏²以上、直流母線濾波電容電壓功率譜熵P曲線的數值均比正常運行狀態下的大0.075以上時，屬功率變換器主電路單相開路狀態。

有益效果：由于采用了上述方案，基于整個轉速范圍內開關磁阻電機功率變換器主電路的直流母線濾波電容電壓的序列方差曲線和直流母線濾波電容電壓功率譜熵曲線的數值，與正常運行狀態下的相比較，可以診斷出開關磁阻電機功率變換器主電路上管短路故障、下管短路故障及單相開路故障。故障診斷可靠，效果明顯，且減少了對傳感器的需求，性價比高、實用性強，效果好，具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明實施例開關磁阻電機三相不對稱橋式功率變換器主電路結構示意圖；

圖2是本發明的開關磁阻電機功率變換器主電路直流母線濾波電容電壓序列方差曲線示意圖；

圖3是本發明的開關磁阻電機功率變換器主電路直流母線濾波電容電壓功率譜熵曲線示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖中的實施例對本發明作進一步的描述：

本發明以開關磁阻電機三相不對稱橋式功率變換器主電路為例，如圖1所示，圖中的三相不對稱橋式功率變換器有直流母線濾波電容C，通過儀表檢測直流母線濾波電容C的電壓u₁(n)瞬態值，計算出直流母線濾波電容電壓的序列方差Var：