[發明專利]三電平整流器開路故障注入方法及故障注入器

有效

• 申請號: 201611115114.6
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106602906B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 彭濤;陶宏偉;陽春華;楊超;史露;尹進田;楊笑悅;賀澤洲;劉博;趙帥;李晟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

本發明涉及電子技術領域，公開了一種三電平整流器開路故障注入方法及故障注入器，為三電平整流器開路故障的診斷、隔離和容錯技術的研究提供較為真實可靠的故障模擬環境。本發明公開的開路故障注入方法包括：構建正常運行情況下的三電平整流器狀態空間模型；當三電平整流器發生開關器件開路故障時，電路拓撲發生改變，根據發生開路故障后的電路拓撲結構，分別建立三電平整流器與任一開關器件開路故障相對應的所有狀態空間模型；構建開關器件開路故障注入器，實施三電平整流器開路故障注入。該方法能夠對單橋臂上任意一個開關器件進行故障注入實驗，無需進行實物損傷性實驗，就能得到三電平整流器開路故障的數據和特征，并且可以進行重復性實驗。

技術領域

本發明涉及電子技術領域，尤其涉及一種三電平整流器開路故障注入方法及故障注入器。

背景技術

在高速鐵路電氣傳動系統中，交流傳動系統在性能、可靠性方面具有明顯優勢，因此得到了廣泛的應用，三電平變流器主電路如圖1所示，電網側單相交流電經過整流器轉換為直流電，再經過逆變器轉換為三相交流電輸送給牽引電機，高速列車運行環境復雜多變，牽引傳動系統容易受到靜電、腐蝕、濕度和溫度的影響而發生故障，其中的38％是開關器件故障，高電壓和高功率的高速鐵路電力牽引系統對牽引傳統系統有非常嚴格的可靠性和安全性要求，在電力設備發生故障的情況下，可能引發牽引控制單元保護性關機，避免發生意外而危及乘客安全，但會帶來很大經濟損失。

目前，對正常運行的三電平整流器的研究，建模大致有兩種方法，一種是基于狀態空間方程的方法，把三電平整流器看做一個整體進行建模，另一種是基于虛擬廣義二端口的方法，可以針對每個三電平橋臂進行建模，但針對三電平整流器故障模型的研究，還不多見。在研究三電平整流器開路故障的檢測、診斷、注入時，主要采用對實物開關器件進行損傷性實驗的方法，因此花費較大，并且實物損傷性實驗往往不具有重復性，給數據的采集帶來困難。

發明內容

本發明目的在于公開一種三電平整流器開路故障注入方法及故障注入器，為三電平整流器開路故障的診斷、隔離和容錯技術的研究提供較為真實可靠的故障模擬環境。

為實現上述目的，本發明公開了一種三電平整流器開路故障注入方法，包括：

步驟一、構建正常運行情況下的三電平整流器狀態空間模型；

步驟二、當三電平整流器發生開關器件開路故障時，電路拓撲發生改變，根據發生開路故障后的電路拓撲結構，分別建立三電平整流器與任一開關器件開路故障相對應的所有狀態空間模型；

步驟三、構建開關器件開路故障注入器，實施三電平整流器開路故障注入。

可選的，上述步驟一包括：

把三電平整流器分為網側、A橋臂、B橋臂、直流側四個部分，把A、B橋臂看成一個虛擬廣義二端口網絡，分別建立單橋臂模型，對于網側、直流側，建立狀態空間模型；根據電路拓撲結構，將不同描述的各部分模型連接起來，構建正常運行情況下的三電平整流器狀態空間模型。例如，具體可通過下述步驟11至步驟13予以實現：

步驟11：將A、B橋臂看成一個虛擬廣義二端口網絡，以直流側上、下側電容兩端電壓u₁、u₂、網側輸入電流i_x為輸入，下標x＝a,b，以網側輸入點x相對于中性點o的電壓u_xo、橋臂上下側輸出電流i_ux、i_dx為輸出，建立A、B橋臂虛擬廣義二端口網絡的輸入輸出方程，公式為：