[發明專利]一種基于諧波分析的級聯逆變器H橋單元故障檢測方法

有效

• 申請號: 201310480072.6
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103529347A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 季振東;趙劍鋒;劉巍;孫毅超;朱澤安
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于諧波分析的級聯逆變器H橋單元故障檢測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1：輸出交流電壓采樣：

步驟1.1：利用電壓傳感器采集級聯型逆變器的三相電壓為v_xo，其中x代表x相，即x＝a,b,c，a,b,c為三相符號；將所述模擬信號v_xo通過低通濾波器進行濾波，濾波后的信號為v′_xo，低通濾波器的截止頻率f_lp＝3f_sw，f_sw為級聯型逆變器H橋單元輸出電壓的開關頻率；

步驟1.2，對所述濾波后的模擬信號v′_xo進行A/D采樣，采樣頻率f_s為H橋單元輸出電壓開關頻率f_sw的整數倍，采樣所得的離散信號記為v_x(k)，其中0≤k≤N-1，N為一個工頻周期內采樣點的個數；

步驟2：開關頻率附近諧波提取與處理：

步驟2.1：計算所述離散信號v_x(k)在H橋單元輸出電壓開關頻率f_sw附近的離散傅里葉變換結果，記為：

{V_x(n_sw-n₀),V_x(n_sw-n₀+1),…,V_x(n_sw),…,V_x(n_sw+n₀)}

其中n_sw＝f_sw/f₀，n_sw為開關頻率諧波的次數，每相所取f_sw附近諧波個數為2n₀+1；H橋單元輸出電壓開關頻率f_sw，f₀=50Hz；

步驟2.2：計算諧波幅值與相角；將所述x相電壓離散傅里葉變換的結果分別與1/N相乘并化為指數形式，得到各相開關頻率f_sw附近的多次諧波，記為其中x代表x相，x＝a,b,c，a,b,c為三相符號，m為諧波次數，即m＝n_sw-n₀,n_sw-n₀+1,…,n_sw+n₀，為m次諧波幅值，為m次諧波相角；

步驟2.3：計算開關頻率附近諧波；在所述復數序列中，取幅值最大的一項，記為即作為級聯型逆變器輸出相電壓開關頻率附近特征諧波；其中x代表x相，x＝a,b,c，a,b,c為三相符號，|C_xsw|為特征諧波幅值，即為m次諧波幅值，為特征諧波相角；

步驟3：故障判斷與故障定位；

步驟3.1：計算故障閾值；級聯型逆變器x相指令電壓為將移相角度得到n個電壓信號量n為每相H橋單元的個數，i＝1,2,…,n，f₀為工頻50Hz，f_sw為H橋單元輸出電壓開關頻率；x相參考開關頻率諧波為Cxsw*=2vdcπΣi=1nsin(πMvxi*vxm*)ej(i-1)ΔΦ,]]>其中v_dc為單個H橋直流側電壓，為指令電壓幅值，i＝1,2,…,n，M為調制比，ΔΦ＝2π/n，x相的故障閾值|Cxth|=|Cxsw*|+0.05vdc;]]>

步驟3.2：故障判斷；將所述級聯型逆變器x相輸出電壓開關頻率附近特征諧波的幅值|C_xsw|與故障閾值|C_xth|比較，若|C_xsw|>|C_xth|，則判定為x相發生故障，否則為正常運行；

步驟3.3：故障定位；若在t時刻判斷為逆變器x相發生H橋單元短路故障，取所述步驟2.2中計算得到的f_sw處諧波的相角故障定位判據為：若第i個H橋單元發生故障，則落在范圍內，其中t₀為t時刻之前x相第一個H橋單元三角載波v_cx1為最大值或最小值的時刻，t_sw＝1/f_sw，為所述步驟1.1中低通濾波器在f_sw處的相移。