[發(fā)明專利]一種逆變器開(kāi)路故障的快速定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010756312.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111948574B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇;尹浩然;李猛;陳章勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/54
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/54;G01R19/165
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開(kāi)了一種逆變器開(kāi)路故障的快速定位方法，基于混合邏輯動(dòng)態(tài)模型與自適應(yīng)閾值構(gòu)建，包括故障電壓特征的分析、期望電壓的建立、實(shí)際電壓的計(jì)算以及自適應(yīng)閾值的設(shè)計(jì)。在本發(fā)明中，針對(duì)逆變器的開(kāi)路故障狀態(tài)，分析了故障下的電壓特征，之后分別通過(guò)混合邏輯動(dòng)態(tài)模型和電流得到期望電壓和實(shí)際電壓。在每個(gè)采樣周期中，計(jì)算出期望電壓和實(shí)際電壓間的電壓偏差，并將其作為故障定位變量。通過(guò)這種方式，避免了使用額外的硬件，并且易于嵌入系統(tǒng)中。考慮到采樣誤差，參數(shù)誤差，空載時(shí)間，延遲時(shí)間和過(guò)渡時(shí)間的影響，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)閾值。本發(fā)明能夠快速而準(zhǔn)確地定位到具體的故障開(kāi)關(guān)管，可用于設(shè)備的容錯(cuò)系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于逆變器故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種逆變器開(kāi)路故障的快速定位方法。

背景技術(shù)

逆變器廣泛地應(yīng)用于電機(jī)系統(tǒng)、電網(wǎng)系統(tǒng)以及電源等領(lǐng)域。但是，因?yàn)橄嚓P(guān)的電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)電路的脆弱性，使得逆變器成為系統(tǒng)中容易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)。逆變器發(fā)生故障后會(huì)工作在非正常狀態(tài)，這將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)波動(dòng)，影響系統(tǒng)的性能，并且會(huì)增加系統(tǒng)中其他器件的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力，嚴(yán)重的情況下將會(huì)使系統(tǒng)陷入崩潰。因此，逆變器的開(kāi)路故障需要采取一系列的技術(shù)手段來(lái)提取系統(tǒng)中相關(guān)的故障信息進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障的診斷和定位。目前，研究學(xué)者提出了許多種逆變器開(kāi)路故障的檢測(cè)和定位方法。基于電壓信號(hào)的方法被采用，文獻(xiàn)[“Real-time IGBT open-circuit fault diagnosis in three-levelneutral-point-clamped voltage-source rectifiers based on instant voltageerror”(L.M.A.Caseiro and A.M.S.Mendes,IEEE Transactions on IndustrialElectronics,vol.62,no.3,pp.1669-1678,March 2015)]利用相電流，相電壓和直流母線電壓，提出了一種基于瞬時(shí)電壓誤差的故障定位方法。然而，基于電壓信號(hào)的方法有一定的局限性，一般需要添加額外的硬件，提高了成本。基于模型的方法被提出，文獻(xiàn)[“Currentresidual vector-based open-switch fault diagnosis of inverters in PMSM drivesystems”(Q.An,L.Sun and L.Sun,IEEE Transactions on Power Electronics,vol.30,no.5,pp.2814-2827,May 2015)]中，作者引入了混合邏輯動(dòng)態(tài)模型來(lái)構(gòu)建觀察者，并利用電流殘差來(lái)檢測(cè)故障，但該方法只能檢測(cè)到故障，不能定位具體的故障開(kāi)關(guān)管。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)逆變器開(kāi)路故障的定位，提供一種逆變器開(kāi)路故障的快速定位方法，以縮短故障定位時(shí)間。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明逆變器開(kāi)路故障的快速定位方法針對(duì)逆變器發(fā)生開(kāi)路故障之后的相電壓特征，建立起故障開(kāi)關(guān)與電壓偏差之間的關(guān)系，并基于混合邏輯動(dòng)態(tài)模型獲取期望電壓，基于電流和電路拓?fù)溆?jì)算得到實(shí)際電壓；在考慮實(shí)際應(yīng)用中參數(shù)誤差、采樣誤差、死區(qū)時(shí)間、延遲和過(guò)渡時(shí)間的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)閾值提高魯棒性。本發(fā)明能夠有效解決逆變器開(kāi)關(guān)管發(fā)生開(kāi)路故障之后的快速定位問(wèn)題。

本發(fā)明逆變器開(kāi)路故障的快速定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、逆變器開(kāi)路故障電壓分析

定義s_i(i＝1,2,3,4,5,6)為六個(gè)開(kāi)關(guān)的等效開(kāi)關(guān)信號(hào)，s_i＝1表示該開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)狀態(tài)，s_i＝0代表該開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)；

定義i_k(k＝a,b,c)為三相電流，σ_k(k＝a,b,c)表示電流流向，