[發明專利]一種兩電平變流器系統開關器件開路故障診斷方法與系統

有效

• 申請號: 201811011617.8
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109375029B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 彭濤;張境容;陽春華;楊超;陳志文;陶宏偉;秦瑞
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01R31/54
• 分類號: G01R31/54;G01R31/00;G01R31/327
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

1.一種兩電平變流器系統開關器件開路故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：建立兩電平變流器中間直流環節電壓的數學計算模型；

S2：采用相關器件采集所述兩電平變流器中間直流環節電壓的實際值，然后根據所述數學計算模型計算得到所述兩電平變流器中間直流環節電壓的估計值，根據所述估計值與所述實際值生成殘差信號；

S3：根據所述殘差信號構建故障特征因子，然后設定殘差檢測閾值；

S4：比較所述故障特征因子的絕對值與所述檢測閾值的大小關系，若在設定時間內，所述故障特征因子的絕對值均大于所述檢測閾值，則認為發生故障，進入S5，反之，則返回S2，重新檢測故障；

S5：切換單刀雙擲開關，將開關器件的驅動控制信號接入輸入信號選擇機構，并重置所述開關器件的驅動控制信號，然后建立疑似故障位置數組；

S6：設定整流器故障診斷閾值和\或逆變器故障診斷閾值，根據所述疑似故障位置數組與所述整流器故障診斷閾值和\或逆變器故障診斷閾值判斷發生故障的具體開關器件的位置；

所述S1具體包括：

S11：建立整流器直流側與交流側電流和整流器開關器件狀態之間的數學關系，計算公式為：

式中，i_{p_rec}表示整流器流入直流側的總電流，i_{p_a}表示整流器A相橋臂直流側上側流入中間直流環節的電流，i_{p_b}表示整流器B相橋臂直流側上側流入中間直流環節的電流，δ_a表示整流器A相橋臂交流側電流極性的標志位，s_a2表示整流器A相橋臂下側開關器件的驅動控制信號，s_a1表示整流器A相橋臂上側開關器件的驅動控制信號，δ_b表示整流器B相橋臂交流側電流極性的標志位，s_b2表示整流器B相橋臂下側開關器件的驅動控制信號，s_b1表示整流器B相橋臂上側開關器件的驅動控制信號；i_N表示網側電流，其中，所述網側電流與整流器交流側流入橋臂電流的關系計算公式為：

-i_b＝i_a＝i_N； (2)

式中，i_a表示整流器A相橋臂直流側電流，i_b表示整流器B相橋臂直流側電流；

S12：建立逆變器直流側與交流側電流和逆變器開關器件狀態之間的數學關系，計算公式為：

式中，i_{p_inv}表示逆變器流入直流側的總電流，i_{p_u}、i_{p_v}、i_{p_w}分別表示逆變器U相、V相、W相橋臂直流側上側流入中間直流環節的電流，i_u、i_v、i_w分別表示逆變器U相、V相、W相橋臂直流側電流，δ_u、δ_v、δ_w分別表示逆變器U相、V相、W相橋臂交流側電流極性的標志位，s_u2、s_v2、s_w2分別表示逆變器U相、V相、W相橋臂下側開關器件的驅動控制信號，s_u1、s_v1、s_w1分別表示逆變器U相、V相、W相橋臂上側開關器件的驅動控制信號；

S13：在兩電平變流器系統正常工作情況下，建立中間直流環節電壓的常微分方程，計算公式為：

式中，u_d表示直流側電壓，i_d表示直流側輸出端電流，i_lc表示二次濾波支路電流，C_d表示支撐電容值；

S14：建立兩電平變流器中間直流環節電壓與整流器、逆變器交流側電流以及開關器件開關狀態之間的關系的數學計算模型，計算公式為：

式中f(u_d)是與u_d有關的變量，S_{p_x}表示橋臂直流側電流的開關函數，其中x可取值為a,b,u,v,w，且：

式中，u_cd2表示二次濾波電容電壓，C_cd2為二次濾波電容值。