[發(fā)明專利]一種三相逆變器功率器件開路故障檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810180613.6
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108414873A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王昂;尹彥卿
• 申請（專利權(quán)）人: 南京婆娑航空科技有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/26
• 代理公司: 北京快易權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11660
• 代理人: 趙秀英

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相逆變器功率器件開路故障檢測方法，該故障檢測方法結(jié)合空間矢量調(diào)制算法的特征，建立了調(diào)制扇區(qū)與功率器件之間獨特的對應(yīng)關(guān)系，并通過實時檢測三相輸出電壓，準(zhǔn)確定位發(fā)生開路故障的功率器件，該檢測方法能夠在現(xiàn)有三相逆變器硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)功率器件開路故障檢測，硬件成本低，該故障檢測方法不受負(fù)載工作狀態(tài)的影響，具有良好的魯棒性，逆變器扇區(qū)與功率器件有著一一對應(yīng)的關(guān)系，能夠準(zhǔn)確定位故障開關(guān)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相逆變器功率器件開路故障檢測方法。

背景技術(shù)

三相逆變器能將直流電源轉(zhuǎn)化為輸出電壓幅值和頻率可調(diào)的三相交流電源，例如三相逆變器將太陽電池板、燃料電池組等新能源發(fā)電裝置產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成電機負(fù)載所需的三相正弦電流或者并網(wǎng)系統(tǒng)所需的三相正弦電壓。當(dāng)前，三相逆變器已被廣泛應(yīng)用于日常生活中或者工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，如家用電器、電機驅(qū)動、風(fēng)能發(fā)電等場合。

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，在飛機、汽車、高鐵等重要工業(yè)領(lǐng)域，三相逆變器的可靠性是確保系統(tǒng)安全、長久地運行先進工業(yè)電氣系統(tǒng)的基本保障。國外學(xué)者展開了一項關(guān)于電力電子裝置可靠性的調(diào)查，而調(diào)查結(jié)果表明半導(dǎo)體器件以31％的比例排在所有脆弱元件中的第一位，而造成故障的主要原因是環(huán)境、系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和負(fù)載重載。

在三相逆變器中，全控型功率器件IGBT或MOSFET控制了系統(tǒng)所需的三相交流電壓的頻率和幅值，三相逆變器是由六個功率器件組成的三相橋式結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)在老化、過載以及一些不可預(yù)知的外界操作等條件影響下,逆變器會發(fā)生功率器件故障，例如，在交流調(diào)速驅(qū)動中,多達70％的故障都和功率器件有關(guān)，綜上所述，研究三相逆變器功率器件開路故障檢測技術(shù)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種三相逆變器功率器件開路故障檢測方法，用于解決在系統(tǒng)在老化、過載以及一些不可預(yù)知的外界操作等條件影響下,逆變器會發(fā)生功率器件故障等問題；本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

(二)技術(shù)方案

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種三相逆變器功率器件開路故障檢測方法，包括三相逆變器，所述三相逆變器是由六個功率器件組成的三相橋式結(jié)構(gòu)，其具體檢測步驟包括：

步驟一：當(dāng)旋轉(zhuǎn)電壓矢量UREF進入新的逆變器扇區(qū)，將當(dāng)前逆變器扇區(qū)的計數(shù)值n1置零；

步驟二：記錄當(dāng)前逆變器扇區(qū)的具體標(biāo)號，并在每個調(diào)制周期內(nèi)檢測和該扇區(qū)相對應(yīng)的輸出相電壓幅值；

步驟三：判斷檢測到的輸出相電壓幅值的絕對值是否滿足故障檢測條件，若條件不成立，n1保持不變；否則n1加1；

步驟四：在當(dāng)前逆變器扇區(qū)的每個調(diào)制周期內(nèi)，判斷n1是否大于給定的參考值N1，若條件成立，則在當(dāng)前扇區(qū)產(chǎn)生故障檢測信號，并結(jié)合逆變器扇區(qū)與功率器件間的對應(yīng)關(guān)系判斷具體發(fā)生開路故障的功率器件；若條件不成立，則三相逆變器正常運行。

優(yōu)選的，所述三相逆變器采用電壓空間矢量調(diào)制算法，六個所述功率器件記為Sap、San、Sbp、Sbn、Scp、Scn，將六個所述功率器件分別記為A1、A2、A3、A4、A5與A6；逆變器扇區(qū)標(biāo)號記為Invi，其中i＝1,2..6，則所述逆變器扇區(qū)分別為Inv1、Inv2、Inv3、Inv4、與Inv5，并將逆變器扇區(qū)分別記為：B1、B2、B3、B4、B5與B6。

優(yōu)選的，則所述功率器件與所述逆變器扇區(qū)之間的唯一對應(yīng)關(guān)系為：A1：Sap、B1：Inv2；A1：San、B1：Inv5；A1：Sbp、B1：Inv4；A1：Sbn、B1：Inv1；A1：Scp、B1：Inv6；A1：Scn、B1：Inv3。