[發明專利]一種直流母線單電流傳感器逆變器故障檢測裝置和方法

在審

• 申請號: 202111303390.6
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114114062A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 申永鵬;王前程;王延峰;劉普;唐耀華;李海林;梁偉華;王乾;和萍;杜海明;胡智宏;袁小芳;張細政;孟步敏;劉迪;王帥兵;武克軒;謝俊超
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: G01R31/42
• 分類號: G01R31/42
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 吳超

本發明涉及一種直流母線單電流傳感器逆變器故障檢測裝置和方法，檢測方法包括以下步驟：（1）基于MSVPWM策略的單電流傳感器相電流重構；（2）利用所述單電流傳感器相電流重構的電流信息進行逆變器開路故障檢測：（a）計算故障診斷參數ep以及診斷變量Ep和Zp；（b）判斷ep是否不小于δ0，若是，則根據Ep和Zp查詢故障診斷表，確定故障位置。本發明能夠實現在整個空間電壓矢量平面精確的相電流重構，并能夠利用重構得到的相電流值計算診斷變量，通過查詢故障診斷表確定了逆變器功率管開路故障的具體位置，準確度高。

技術領域

本發明涉及逆變器故障檢測技術領域，具體涉及一種直流母線單電流傳感器逆變器故障檢測裝置和方法。

背景技術

空間矢量脈寬調制(Space vector pulse width modulation，SVPWM)技術利用不同電壓矢量組合產生的PWM脈沖驅動三相電壓源逆變器，從而實現對交流電動機的空間矢量控制。在不同開關狀態下，電流流經不同的功率器件，因而直流母線上蘊含著逆變器輸出端三相電流信息。通過在直流母線上安裝單電流傳感器，根據一個周期內PWM脈沖中電壓矢量對應的電流信息進行采樣，可以實現相電流重構，將此技術稱為直流母線單電流傳感器相電流重構技術。

重構三相電流以實現交流電驅動系統的矢量控制，但是如何實現在整個空間電壓矢量平面精確的相電流重構是亟待解決的問題，最后，如何利用重構得到的電流信息進行故障檢測，如何確定逆變器功率管開路故障具體位置也是需要解決的重要問題之一。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供一種直流母線單電流傳感器逆變器故障檢測裝置和方法，通過基于MSVPWM策略的單電流傳感器相電流重構，并利用所述單電流傳感器相電流重構的電流信息進行逆變器開路故障檢測，從而實現逆變器功率器件開路故障的檢測與定位。減少了電驅動系統中電流傳感器的數量，從而降低了系統的成本和體積，同時避免了多傳感器參數的不一致性，提升了系統的控制性能。

一種直流母線單電流傳感器逆變器故障檢測方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：基于MSVPWM策略的單電流傳感器相電流重構；

步驟2：利用所述單電流傳感器相電流重構的電流信息進行逆變器開路故障檢測：(a)計算故障診斷參數e_p以及診斷變量E_p和Z_p；(b)判斷e_p是否不小于δ₀，若是，則根據E_p和Z_p查詢故障診斷表，確定故障位置；其中，

e_p＝λ-|i_pN|；

Is為定義Clark變換中的電流矢量，I_m為三相繞組電流的幅值，ω為電機的電頻率，為初始相位，i_p(p＝a，b，c)為相電流，i_pN(p＝a，b，c)為歸一化后的相電流；

以上，PS為單功率管開路故障，PL為雙功率管開路故障，N為無故障，L為上橋臂功率管故障，H為下橋臂功率管故障。

進一步的，所述步驟1包括以下步驟：

步驟1.1：確定MSVPWM下的電流不可觀測區域；

步驟1.2：若參考電壓矢量V_ref在不可觀測區域內，插入互補矢量代替零矢量；若否，執行MSVPWM策略；

步驟1.3：根據不同的扇區位置選擇不同的PWM發波方式，發出PWM波驅動逆變器；

步驟1.4：在所述PWM波對應電流觀測窗口進行采樣，并重構三相電流。