[發(fā)明專利]一種基于電流注入法的NPC三電平逆變器故障上電自檢方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110539243.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN113325288B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 相里康;陳泊泊;趙軒;龔賢武;陳金平;馬宇騁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26;G01R31/327;G01R31/62
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王芳

本發(fā)明公開了一種基于電流注入法的NPC三電平逆變器故障上電自檢方法，該方法包括以下步驟：搭建故障檢測電路，待系統(tǒng)上電后，導(dǎo)通開關(guān)S0，用直流電壓源對(duì)電容進(jìn)行充電，充電完成后關(guān)閉開關(guān)S0，利用直流母線電容放電進(jìn)行故障檢測；所述的直流母線電容放電過程中通過檢測NPC三電平逆變器18種開關(guān)狀態(tài)下的電流大小是否發(fā)生異常來進(jìn)行故障檢測；本發(fā)明基于現(xiàn)有的NPC三電平逆變器的工作原理，通過直流母線電容放電過程中NPC三電平逆變器18種開關(guān)狀態(tài)下的電流大小是否發(fā)生異常來進(jìn)行故障檢測，避免了復(fù)雜的算法，只需要低精度的電流傳感器就可以實(shí)現(xiàn)故障的檢測與定位，同時(shí)具有診斷迅速、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中故障檢測方法繁雜的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及故障檢測，具體涉及一種基于電流注入法的NPC三電平逆變器故障上電自檢方法。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，多電平逆變器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、航空航天等重要領(lǐng)域。相對(duì)于兩電平逆變器，三電平逆變器具有輸出電壓電流諧波小、開關(guān)損耗低等優(yōu)點(diǎn)。然而，逆變器電平數(shù)的增加導(dǎo)致開關(guān)管的數(shù)量增加，使得逆變器發(fā)生故障的概率增大。因此，采取有效方法對(duì)多電平逆變器中開關(guān)管的故障進(jìn)行診斷顯得十分必要。

逆變器失效的主要原因是IGBT開關(guān)器件發(fā)生故障，主要包括IGBT開路和短路故障這兩種類型。縱觀目前所發(fā)表的文獻(xiàn)，對(duì)NPC三電平逆變器故障診斷方法的研究，主要有基于解析模型、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)以及基于專家系統(tǒng)這幾種方法。

在NPC三電平逆變器進(jìn)行故障檢測的方法中，基于解析模型的故障診斷方法適合可以建立精確數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)，然而NPC三電平逆變器所在的整個(gè)系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜非線性系統(tǒng)，且存在負(fù)載擾動(dòng)，很難建立一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型，因此基于解析模型的NPC三電平逆變器故障診斷存在著局限性；基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的診斷方法是對(duì)過程運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，利用數(shù)學(xué)方法或者智能算法進(jìn)行學(xué)習(xí)和推理，從而實(shí)現(xiàn)故障的診斷。但該方法需要采集大量樣本數(shù)據(jù)且診斷精度不高；基于專家系統(tǒng)的逆變器故障診斷不需要精準(zhǔn)的模型，診斷過程和結(jié)果便于理解，但是該方法需要大量的專家領(lǐng)域知識(shí)積累以及存在可靠性低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于電流注入法的NPC三電平逆變器故障上電自檢方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中故障檢測方法繁雜的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種基于電流注入法的NPC三電平逆變器故障上電自檢方法，該方法包括以下步驟：

搭建故障檢測電路，待系統(tǒng)上電后，導(dǎo)通開關(guān)S0，用直流電壓源對(duì)電容進(jìn)行充電，充電完成后關(guān)閉開關(guān)S0，利用直流母線電容放電進(jìn)行故障檢測；

所述的直流母線電容放電過程中通過檢測NPC三電平逆變器在不同的開關(guān)狀態(tài)下的電流大小是否發(fā)生異常來進(jìn)行故障檢測；

所述的不同的開關(guān)狀態(tài)是通過控制開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷組合實(shí)現(xiàn)的；

所述的開關(guān)器件通過控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和關(guān)斷；

所述的NPC三電平逆變器的三相工作狀態(tài)均按照狀態(tài)P、O和N依次導(dǎo)通。

本發(fā)明還具有以下技術(shù)特征：

具體的，所述的NPC三電平逆變器的開關(guān)狀態(tài)有18種。

具體的，所述的開關(guān)器件12個(gè)。

具體的，所述的故障檢測電路中設(shè)置有電流傳感器。

具體的，所述的故障檢測的具體過程包括以下步驟：

S1，系統(tǒng)上電后，通過控制信號(hào)使得開關(guān)S0導(dǎo)通；

S2，判斷直流母線電容是否充電完成，是則執(zhí)行下一步，否則繼續(xù)進(jìn)行當(dāng)前狀態(tài)判斷；