[發明專利]一種MMC子模塊開路故障診斷方法

有效

• 申請號: 201810593897.1
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108872842B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 李武華;周維浩;陳宏;楊賀雅;羅皓澤;何湘寧
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種MMC子模塊開路故障診斷方法，包括如下步驟：

(1)對于MMC的任一橋臂，基于子模塊電容電壓構造當前時刻該橋臂對應的隨機矩陣，具體實現過程如下：

1.1 為橋臂中每一個子模塊分配一個長度為f_s/f_g的隊列，用于存儲子模塊電容電壓采樣值，并在每一采樣時刻對所述隊列進行更新，即使得隊列頭元素出隊，將新一采樣時刻的子模塊電容電壓采樣值加入隊尾；f_s為采樣頻率，f_g為電網頻率；

1.2 在每一次隊列更新后，計算隊列中所有元素的平均值并對其進行n次隨機擾動，并將生成的n個隨機元素組成1×n維的隨機向量，n為給定大于N_SM的自然數，N_SM為橋臂的子模塊個數；

1.3 在當前時刻隊列更新后，將橋臂所有子模塊對應的隨機向量組成N_SM×n大小的矩陣，即當前時刻橋臂對應的隨機矩陣；

(2)利用單環定理分析所述隨機矩陣的特征值分布以判定該橋臂是否存在開路故障，具體實現過程如下：

2.1 計算確定橋臂的判決門限r_th；

2.2 將橋臂對應的隨機矩陣轉換為歸一矩陣；

2.3 將所述歸一矩陣轉換為奇異值等價矩陣；

2.4 將所述奇異值等價矩陣轉換為標準矩陣；

2.5 計算求取所述標準矩陣特征值的平均譜半徑r_MSR；

2.6 比較平均譜半徑r_MSR與判決門限r_th的大?。喝魊_MSR≥r_th，則判定橋臂狀態正常；若r_MSR＜r_th，則判定橋臂存在開路故障；

(3)對存在開路故障的橋臂進行子模塊故障定位，具體實現過程如下：

3.1 將當前時刻存在開路故障橋臂中所有子模塊的電容電壓值按升序排列，并提取隊列中的下四分位數Q₁和上四分位數Q₃；

3.2 計算電容電壓門限值u_{c_th}＝Q₃+K(Q₃-Q₁)，K為大于1的比例系數；

3.3 使當前時刻存在開路故障橋臂中各子模塊的電容電壓值逐一與電容電壓門限值u_{c_th}進行比較：若電容電壓值小于u_{c_th}，則判定對應的子模塊狀態正常；若電容電壓值大于等于u_{c_th}，則判定對應的子模塊開路故障。

2.根據權利要求1所述的MMC子模塊開路故障診斷方法，其特征在于：所述步驟1.2中n次隨機擾動的具體方法為：首先隨機生成n個隨機數，進而將隊列中所有元素的平均值分別加上這n個隨機數，對應得到n個隨機元素組成1×n維的隨機向量。

3.根據權利要求1所述的MMC子模塊開路故障診斷方法，其特征在于：所述步驟2.1中根據以下公式計算確定橋臂的判決門限r_th：

其中：ε為給定的調節系數且在0～1之間。

4.根據權利要求1所述的MMC子模塊開路故障診斷方法，其特征在于：所述步驟2.2中根據以下公式將隨機矩陣轉換為歸一矩陣：

其中：y_i,j為歸一矩陣中第i行第j列元素值，x_i,j為隨機矩陣中第i行第j列元素值，x_i為隨機矩陣中的第i行向量，μ(x_i)和σ(x_i)分別為向量x_i的期望和方差，i和j均為自然數且1≤i≤N_SM，1≤j≤n。