[發明專利]一種基于電壓分析的機車逆變器開路故障在線診斷方法

有效

• 申請號: 201810022776.1
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108152654B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 伍珣;成庶;李凱迪;羅嶼;田睿
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 馬驍;于潔

本發明公開了一種基于電壓分析的機車逆變器開路故障在線診斷方法，包括：基于機車逆變器控制電路的輸出電壓信號、三相調制原理以及故障發生機理，構建基于電壓的故障判斷對照表；其中，所述故障判斷對照表包括兩相輸出電壓比值信號與故障相的對應關系以及電壓變化信號與故障位置的對應關系；獲取機車逆變器運行并出現故障過程中對應的電壓比值信號和電壓變化信號；通過電壓比值信號查找所述故障判斷對照表，確定發生故障對應的故障相；通過電壓變化信號在所述故障相下查找所述故障判斷對照表，確定發生故障對應的故障位置，實現故障診斷。本發明能夠在不對機車改裝的前提下，實現機車逆變器準確有效的診斷，最終降低診斷的成本、提高診斷效率。

技術領域

本發明涉及機車逆變器故障診斷相關技術領域，特別是指一種基于電壓分析的機車逆變器開路故障在線診斷方法。

背景技術

自上世紀60年代以來，半導體牽引變流技術開始在列車上得到廣泛應用，變流技術成為機車先進性和可靠性的標志之一。而隨著變流技術的普及，主電路器件的故障問題也逐漸凸顯出來。目前，將近38％的變流系統故障是由于半導體電力電子器件故障直接或間接引起的，大部分表現為開路故障，而國產動車組、CRH、HXD等車型安裝的故障診斷系統主要用于列車運行監控與記錄，并沒有完全實現列車的在線自診斷功能，需要以工程人員的經驗為基礎進行人為診斷與故障定位，由此造成列車檢修效率低，誤檢概率高等后果。例如，2016年某段共出現主輔變流器故障9次，占所有臨修故障的28.3％，其中HXD3C-388、HXD3C-313和HXD3C-715機車因故障被扣臨修，HXD3C-387、HXD3C-315和HXD3C-720機車有故障現象但扣車檢查正常，誤扣臨修或重復扣臨修較多。因此，有必要針對機車變流系統開展在線故障診斷研究以保障行車安全，提高檢修效率，降低運營成本。

現有的逆變器開路故障研究方法根據診斷變量大致可以分為三類：1)基于電流檢測，如通過三相輸出電流、電機定子電流或電流誤差值等進行診斷；2)基于電壓檢測，如橋臂電壓，三相輸出電壓或電壓殘差等進行診斷；3)基于多種信號融合，如結合電壓、電流、轉速以及控制信號等進行診斷。

以上的研究成果在特定的工作環境下各有優點，但考慮到機車以下特殊性可能會存在以下不足：1)機車上的設備已經固化，不允許隨意改裝，以獲取系統控制信號或加裝機車額外傳感器的方式不再適用，且機車變流系統故障診斷必須基于非侵入式的約束條件才具有實用價值；2)機車上的負載變化范圍大，變化較為頻繁，部分以電流為診斷變量的方法可能會引起誤診斷。

因此，在實現本申請的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下缺陷：當前對于機車逆變器的故障診斷在無改動的條件下難以實現準確、有效的診斷。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種基于電壓分析的機車逆變器開路故障在線診斷方法，能夠在不對機車改裝的前提下，實現機車逆變器準確有效的診斷，最終降低診斷的成本、提高診斷效率。

基于上述目的本發明提供的一種基于電壓分析的機車逆變器開路故障在線診斷方法，包括：

基于機車逆變器控制電路的輸出電壓信號、三相調制原理以及故障發生機理，構建基于電壓的故障判斷對照表；其中，所述故障判斷對照表包括兩相輸出電壓比值信號與故障相的對應關系以及電壓變化信號與故障位置的對應關系；

獲取機車逆變器運行并出現故障過程中對應的電壓比值信號和電壓變化信號；

通過電壓比值信號查找所述故障判斷對照表，確定發生故障對應的故障相；

通過電壓變化信號在所述故障相下查找所述故障判斷對照表，確定發生故障對應的故障位置，實現故障診斷。

可選的，所述故障判斷對照表還包括電壓比值信號與電壓變化信號的對應關系，用于基于不同的電壓比值信號確定相應的電壓變化信號的算法。