[發明專利]基于共模電壓的電壓源型逆變器開關開路故障診斷方法

有效

• 申請號: 201911086073.6
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110749842B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 但漢兵;岳瑋;孫堯;粟梅;程壹濤;韓華;劉永露;熊文靜
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01R31/54
• 分類號: G01R31/54;G01R31/327
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 李喆

1.一種基于共模電壓的電壓源型逆變器開關開路故障診斷方法，其特征在于，包括：

步驟1，電壓源型逆變器驅動異步電機正常工作，建立共模電壓與電壓源型逆變器各相輸出電壓的開關平均模型，其中，共模電壓表示中性點n和中性點o之間的電壓；

所述共模電壓與電壓源型逆變器各相輸出電壓的開關平均模型為：

式中，u_ao，u_bo，u_co為平均輸出相電壓；u_no為平均共模電壓；i_a，i_b，i_c為定子電流；e_a，e_b，e_c反電動勢；R_s為定子電阻；L_σ為定子漏電感；

步驟2，根據所述開關平均模型，獲取共模電壓的計算模型，并獲取不同故障情況下不同共模電壓計算值之間的對應關系；

步驟3，利用一階魯棒微分器，獲得精確的電流微分值；

步驟4，建立靜止坐標系下的異步電機反電動勢的動態方程，通過滑模觀測器獲取異步電機反電動勢的值；

步驟5，定義三個殘差，設定第一閾值，通過主動共模電壓注入(ACMVI)，擴大殘差之間的差異值，同時設定第二閾值用來判斷開關故障；

步驟6，通過對不同殘差跟所述第二閾值對比，獲取不同開關故障與殘差之間關系的對應表，通過查表來判斷具體故障開關位置。

2.根據權利要求1所述的基于共模電壓的電壓源型逆變器開關開路故障診斷方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：

所述共模電壓的計算模型為：

其中，是u_ao，u_bo，u_co的參考值；

在正常運行時，共模電壓滿足此關系：u_{no_a}＝u_{no_b}＝u_{no_c}(3)

在開路故障情況下，假定開關管T1出現開路故障，并且i_a＞0，u_ao等于-u_dc/2，且小于其基準值

根據共模電壓的計算模型，所述共模電壓將滿足以下關系：u_{no_a}＞u_{no_b}＝u_{no_c}(4)。

3.根據權利要求2所述的基于共模電壓的電壓源型逆變器開關開路故障診斷方法，其特征在于，所述魯棒微分器模型為：

其中，x為觀測電流，u為微分器輸出，f(t)為采樣電流；

為了保證觀察器的動態誤差收斂到零，參數α，λ應滿足以下充分條件：

其中，m為信號f(t)的Lipschitz常數。

4.根據權利要求3所述的基于共模電壓的電壓源型逆變器開關開路故障診斷方法，其特征在于，所述靜止坐標系下的異步電機反電動勢的動態方程為：

其中，L_σ＝σL_s，分別為漏電感和漏電感系數；i_i，ψ_ri，e_i分別為定子相電流、轉子磁鏈和反電動勢；為三次諧波注入前的定子參考電壓；R_s為定子電阻；L_m勵磁電感；L_s定子電感；L_r轉子電感；

基于公式(7)，根據三相電壓的不同設計三個滑模觀測器得到：

其中，為觀測變量，k為滑模觀測器的增益，k＞0；τ為低通濾波器的時間常數；sgn()是符號函數，其中符號函數可表示為：