[發明專利]一種電勵磁雙凸極電機功率變換器開路故障診斷方法

有效

• 申請號: 202110648043.0
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113447853B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 張義軍;周波;房文靜;陳薇謙
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01R31/54
• 分類號: G01R31/54;G01R31/56;H02P25/022
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

本發明公開了一種電勵磁雙凸極電機功率變換器開路故障診斷方法，涉及故障診斷技術領域。該方法改變了功率變換器拓撲中電流傳感器的位置，在直流母線上放置第一電流傳感器用于檢測母線電流，在上橋臂功率管總線上放置第二電流傳感器用于檢測上橋臂功率管導通電流；結合電機的工作狀態，通過上橋臂功率管導通電流與相電流之間的關系間接得到相電流實現電機的正常運行；根據不同功率管故障時所對應的電流流通路徑不同，結合功率管的驅動信號和位置信號實現故障診斷。本方法相較于傳統不改變電流傳感器位置的故障診斷方法，既節約了電流傳感器的數量，也能夠快速實現功率管的開路故障定位，實現方法簡單準確。

技術領域

本發明涉及故障診斷技術領域，尤其是一種電勵磁雙凸極電機功率變換器開路故障診斷方法。

背景技術

功率變換器是電勵磁雙凸極電機驅動系統中最薄弱的環節，功率變換器發生故障后、整個系統運行在非平衡工作狀態，甚至引起電機停轉，因此對功率變換器的故障診斷是提高系統可靠性的關鍵。功率變換器的故障類型主要分為短路故障和開路故障兩種，開路故障會導致電機系統出力減少，影響電機正常運行，嚴重可能導致電機停機；短路故障會引發橋臂直通，通過在功率變換器中串聯快速熔斷器可以將其轉化為開路故障。因此功率變換器的開路故障診斷是目前研究的熱點。

夏一文等公開的“基于反電勢電流的電勵磁雙凸極電機驅動電路單管開路故障診斷研究”(電工技術學報，2020年11月09日，第35卷，第23期，4888-4897頁)論文中介紹了一種通過改變雙凸極電機的控制方式，故障后切換到另外兩種控制方式，對比切換前后相電流的不同來實現開路故障定位。該方法雖能實現單管開路故障定位，但所需診斷時間較長且沒有減小故障診斷成本。

馮小寶等公開的“一種電勵磁雙凸極電機功率變換器及其方法”(中國，公開日：2021年3月9日，公開號：CN110138306B)專利中公開了一種通過在下橋臂功率管上放置一個電流傳感器，然后通過脈沖注入來實現故障定位，該方法雖然節約了成本，只需要一個電流傳感器，但該方法對于下管開路和雙管開路無法區分，即存在誤診斷現象，同時該方案故障診斷時間長。

發明內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種電勵磁雙凸極電機功率變換器開路故障診斷方法，本發明的技術方案如下：

一種電勵磁雙凸極電機功率變換器開路故障診斷方法，該方法包括：

在功率變換器的直流母線上放置第一電流傳感器、在上橋臂功率管總線上放置第二電流傳感器，功率變換器中各個上橋臂功率管的集電極均相連并通過上橋臂功率管總線連接到直流母線的正極；

在功率變換器工作過程中，通過第一電流傳感器獲取母線電流i_dc，并通過第二電流傳感器獲取上橋臂功率管導通電流i_{Q_up}，將上橋臂功率管導通電流i_{Q_up}作為電流環的反饋值控制電勵磁雙凸極電機在不同運行狀態下運行，在每個運行狀態下，功率變換器中與運行狀態對應的上橋臂功率管恒通、與運行狀態對應的下橋臂功率管斬波、其余功率管均關閉；

根據不同功率管發生開路故障時形成的續流回路不同，結合功率管的驅動信號、位置信號以及母線電流i_dc和上橋臂功率管導通電流i_{Q_up}對當前的運行狀態對應的上橋臂功率管和下橋臂功率管進行開路故障診斷。

其進一步的技術方案為，根據不同功率管發生開路故障時形成的續流回路不同，結合功率管的驅動信號、位置信號以及母線電流i_dc和上橋臂功率管導通電流i_{Q_up}對當前的運行狀態對應的上橋臂功率管和下橋臂功率管進行開路故障診斷，包括：

當功率管的驅動信號為1且i_dc＝0且i_{Q_up}＝0時，確定與位置信號對應的當前的運行狀態對應的上橋臂功率管發生開路故障、對應的下橋臂功率管正常工作；