[發明專利]一種三相逆變器開路故障的診斷方法、裝置及電子設備

有效

• 申請號: 201810968458.4
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109164342B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 李凱迪;于天劍;向超群;成庶;伍珣;劉暾;羅嶼
• 申請（專利權）人: 中南大學;中車齊齊哈爾車輛有限公司
• 主分類號: G01R31/54
• 分類號: G01R31/54
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明公開了一種三相逆變器開路故障的診斷方法，包括：通過電流互感器獲得A、B、C三相輸出電流數據，列出三相輸出電流的時間表達式；將三相輸出電流的時間表達式轉換為空間直角坐標系下的空間軌跡表達式；依據空間軌跡表達式繪制空間軌跡圖；使用空間軌跡圖在既有故障空間軌跡圖集合中進行檢索，若檢索到與空間軌跡圖所匹配的既有故障空間軌跡圖集合中的集合項，則將檢索到的集合項對應的故障類型輸出為診斷結果。實現了通過電流互感器測量得到逆變器的A、B、C三相輸出電流，利用三相輸出電流對三相逆變器的開路故障情況進行診斷的功能，具有不需要對三相逆變器進行電路改造、便利、快捷、準確等優點。

技術領域

本發明涉及電力電子領域，特別是指一種三相逆變器的開路故障診斷方法、裝置及電子設備。

背景技術

三相逆變器如今不僅廣泛應用于工業生產中，還在交通運輸行業扮演著至關重要的角色。但是由于其自身元器件的敏感性及工作環境的不確定性，其故障率在電力電子系統中也一直高居不下，近些年來針對三相逆變器的功率管的開路故障診斷技術層出不窮，主要可分為電壓診斷法及電流診斷法兩類。現有的開路故障診斷技術雖各有優勢，但是機車逆變器卻存在許多難以改變的客觀條件制約了許多方法的施展。首先，機車上的系統不允許隨意改造，很難通過獲取其控制信號或加裝額外的電壓傳感器來對系統進行診斷；其次，牽引變流器負載變化范圍大，變化速度快，負載變化多且頻繁，部分以輸出電流作為診斷變量的方法對負載變化較為敏感。

三相逆變器中通常有A、B、C三相輸出電流，開路故障可以分為以下三大類(參考圖1)：1、單管故障，如A相V₁發生開路故障；2、同相兩管故障，如A相V₁、V₂發生開路故障；3、異相兩管故障，如A、B兩相V₁、V₃發生開路故障。將以上故障歸類之后，總共可以劃分成6種單管開路故障、3種同相兩管開路故障、12種異相兩管開路故障。

現在，通過不改造逆變器的電路而方便、簡單、快捷的進行開路故障的診斷的方法還沒有提出。

發明內容

有鑒于此，為克服通過改造三相逆變器的電路，方便快捷的獲得開路故障的診斷結果，本發明提出一種三相逆變器的開路故障診斷方法、裝置及電子設備，具有簡單易行、耗時短(一周期)、不要系統控制信號且不需要額外傳感器的效果。

第一方面，本發明提供了一種三相逆變器開路故障的診斷方法，包括：

通過電流互感器獲得A、B、C三相輸出電流數據，列出三相輸出電流的時間表達式；

將三相輸出電流的時間表達式轉換為空間直角坐標系下的空間軌跡表達式；

依據空間軌跡表達式繪制空間軌跡圖；

使用空間軌跡圖在既有故障空間軌跡圖集合中進行檢索，若檢索到與空間軌跡圖所匹配的既有故障空間軌跡圖集合中的集合項，則將檢索到的集合項對應的故障類型輸出為診斷結果。

在一些實施方式中，三相輸出電流與空間直角坐標的對應關系為：

x＝i_a(t)，y＝i_b(t)，z＝i_c(t)，

其中，i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)分別為隨時間t變化的A、B、C三相輸出電流；x，y，z分別為空間直角坐標系的三個坐標軸。

在一些實施方式中，判斷空間軌跡圖的故障類型的方法還包括：

基于質心標準公式和三相輸出電流的時間表達式，獲得空間軌跡圖的質心坐標；

判斷質心坐標是否為(0,0,0)，若否，則為單管故障或異相兩管故障；