[發(fā)明專利]一種CRH3型動(dòng)車組牽引逆變器IGBT開路故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710251291.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN107102247B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志剛;林雙雙;胡珂珽;胡冉冉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26;G01R31/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張輝

本發(fā)明公開了一種CRH3型動(dòng)車組牽引逆變器IGBT開路故障診斷方法，其主要步驟包括：1)采集逆變器輸出的三相電流；2)采用譜峭度對(duì)三相電流進(jìn)行故障檢測(cè)，若發(fā)生開路故障，分別采用譜峭度和希爾伯特?黃變換對(duì)故障橋臂進(jìn)行診斷；3)在確定故障橋臂的基礎(chǔ)上，計(jì)算故障后下一個(gè)周期電流的直流分量實(shí)現(xiàn)故障管的定位。本發(fā)明方法不僅可以在任意一個(gè)或者兩個(gè)IGBT發(fā)生故障時(shí)準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)故障檢測(cè)和定位，而且不需要額外的傳感器等電子設(shè)備，操作簡(jiǎn)單易行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及牽引傳動(dòng)領(lǐng)域，特別是涉及一種CRH3型動(dòng)車組牽引逆變器IGBT開路故障診斷方法。

背景技術(shù)

高速列車的運(yùn)行由于受到復(fù)雜可變的環(huán)境影響，傳感器和逆變器中功率器件極其容易發(fā)生故障，嚴(yán)重威脅列車的運(yùn)行安全。其中，半導(dǎo)體功率器件是電力電子轉(zhuǎn)換器中最脆弱的部件，主要包括開路故障和短路故障。短路故障已經(jīng)有許多基于硬件的成熟解決方案。一旦IGBT管發(fā)生開路故障時(shí)，由于電機(jī)仍可以在異常狀態(tài)下運(yùn)行一段時(shí)間，不僅故障難以查找，而且還導(dǎo)致系統(tǒng)的額外故障和損壞。因此，及時(shí)對(duì)開路故障診斷具有極其重要的意義。

目前，對(duì)于牽引逆變器IGBT開路故障，已有一些基于信號(hào)的方法。這些方法主要可以分為兩大類：基于電流和基于電壓。基于電流的方法采集電流量進(jìn)行處理，利用傅里葉變換，直流分量等方法進(jìn)行故障分析和識(shí)別。但是有些方法并不能完全地對(duì)單、雙管故障進(jìn)行檢測(cè)與定位，進(jìn)而導(dǎo)致無法及時(shí)采取有效措施來避免損失的擴(kuò)大和事故的發(fā)生。基于電壓的方法采集電壓量，構(gòu)造殘差獲取特征，在硬件電路上進(jìn)行故障分析和識(shí)別。但這類方法需要額外的電子器件，實(shí)際操作復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種CRH3型動(dòng)車組牽引逆變器IGBT開路故障診斷方法，能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)IGBT或者兩個(gè)IGBT同時(shí)故障的識(shí)別與定位，以便能夠及時(shí)采取容錯(cuò)控制策略，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種CRH3型動(dòng)車組牽引逆變器IGBT開路故障診斷方法，包括以下步驟：

步驟1：采集逆變器輸出的三相電流；

步驟2：采用基于崔-威廉斯分布的譜峭度進(jìn)行檢測(cè)，得到隨頻率變化的譜峭度圖，并選取各自譜峭度的平均幅值作為特征值；若其中至少一個(gè)大于某個(gè)閾值K時(shí)，則判定發(fā)生開路故障，其中，i＝A、B或C；

步驟3：若發(fā)生開路故障，根據(jù)三相逆變器電流的峭度平均值呈現(xiàn)的規(guī)律，通過選取合適閾值K₁、K₂，檢測(cè)該故障是否為單個(gè)IGBT管故障或單相故障，其中，K₁小于K₂；

當(dāng)只存在一個(gè)K₁＜K_i＜K₂時(shí)，則判定為單個(gè)IGBT管故障，且峭度值滿足條件的電流所在橋臂發(fā)生故障，其中，i＝A、B或C；

當(dāng)只存在一個(gè)K₂＜K_i時(shí)，則判定為單相故障，且同樣峭度值滿足條件的電流所在橋臂發(fā)生故障，其中，i＝A、B或C；

若不滿足步驟3的故障條件，則判定為處于不同橋臂的兩個(gè)IGBT管故障；

步驟4：采用集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法對(duì)三相故障電流進(jìn)行濾波去噪，并采用希爾伯特-黃變換獲取具有故障特征的固有模態(tài)函數(shù)IMF隨時(shí)間變化的瞬時(shí)頻率f_A(t)、f_B(t)、f_C(t)和瞬時(shí)幅值a_A(t)、a_B(t)、a_C(t)；

步驟5：根據(jù)瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)幅值的變化規(guī)律，選取故障頻率和幅值的閾值分別為F、A，若存在兩相故障電流的IMF分量滿足：