[發明專利]五相永磁同步電機逆變器開路故障的檢測方法

有效

• 申請號: 201810165013.2
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108445340B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 全力;趙美玲;朱孝勇
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種五相永磁同步電機逆變器開路故障的檢測方法，根據五相電流的周期平均值和絕對平均值計算出各相的故障檢測變量，將故障檢測變量與設定閾值進行比較得到逆變器的故障指示信號，根據故障指示信號進行故障檢測和定位，確定逆變器開路故障的類型，能準確定位出逆變器發生單管故障、單相故障、相鄰兩相故障以及不相鄰兩相故障這4類開路故障類型，實現了五相逆變器開路故障的快速檢測和定位，不需要復雜的坐標變換和增加額外的硬件電路，提高故障檢測的速度。

技術領域

本發明涉及電機逆變器開路故障檢測領域，尤其涉及五相永磁同步電機的逆變器開路故障的檢測方法。

背景技術

多相電機驅動系統是通過增加定子繞組的相數來實現低壓大功率傳輸，與傳統的三相電機驅動系統相比，其輸出轉矩脈動的幅值降低，減少了電機的振動和噪聲；逆變器每相橋臂承擔的功率容量較小，避免了開關器件串并聯引起的動靜態均壓、均流等問題；相數的冗余，使其能夠在故障狀態下繼續容錯運行，提高了系統的可靠性。

一般地，電機驅動系統由逆變器、控制器和傳感器幾個部分構成，任何一個部分發生故障都會對驅動系統的運行造成影響。其中，逆變器故障是電機驅動系統中最頻繁發生的故障，占總故障的82.5％以上。

如圖1所示的五相逆變器結構，逆變器故障主要包括開路故障和短路故障。功率管發生的短路故障會引起逆變器上下橋臂的直通，瞬間產生很大的短路電流，需要在極短的時間內進行處理。當功率管發生短路故障時，通常采用故障隔離技術，將其轉換為開路故障，然后再根據開路故障的檢測方法進行診斷和定位。功率管發生的開路故障，通常情況下并不會造成系統立即停機，但將會增加其它開關器件的電壓和電流應力，使輸出波形產生畸變，如不及時進行診斷和處理，將導致二次事故的發生，其危害性亦不容小覷。因此當逆變器發生故障時，要能夠及時檢測、定位、隔離，進入容錯運行狀態，而切換到容錯控制的前提就是能準確地檢測到逆變器發生故障以及發生故障的位置。

針對五相逆變器開路故障的，目前主要是基于電流的故障檢測方法，如圖2所示，基于電流的逆變器開路故障檢測方法是：

(1)將五相電流i_n(n＝a,b,c,d,e)經過Park變換，得到靜止兩相坐標系下的電流i_α、i_β。

其中i_a、i_b、i_c、i_d、i_e分別是A、B、C、D、E的相電流，i_α、i_β分別是兩相靜止坐標系下的電流，γ＝2*π/5。

(2)通過模值計算出電流矢量模值

(3)電機的電流受電機運行工況的影響，當電機正常運行時電流呈現對稱的波形；當發生故障后，電流波形就會發生變化，因此對電機相電流進行歸一化處理：

其中i_n^*是電機相電流的歸一化值。

(4)對歸一化的電流分別求取周期平均值〈i_n^*〉和絕對平均值〈|i_n^*|〉：

其中〈i_n^*〉為歸一化電流的周期平均值，|i_n^*|是電機歸一化相電流的絕對值，〈|i_n^*|〉是歸一化電流的絕對平均值，χ是電機正常狀態下求取|i_n^*|在一個周期里的值，w_e是電角速度。