[發明專利]一種適用于單相半橋逆變器的IGBT狀態監測和故障預測方法

在審

• 申請號: 202210673386.7
• 申請日: 2022-06-14
• 公開（公告）號: CN114994492A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 葉志浩;王澤潤;陳誠;夏益輝;黃靖;肖晗;彭程;張婉卿
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 劉思敏

一種適用于單相半橋逆變器的IGBT狀態監測和故障預測方法，包括：采用電壓傳感器采集逆變器工作過程中的電壓數據；將逆變器輸出的電壓數據按照正負半周進行重構，得到對應不同IGBT開關管的兩組數據；根據重構后的電壓數據，對IGBT的特征參數進行計算；根據計算得到的IGBT的特征參數，對IGBT運行狀態進行監測；采用預測算法對計算得到的IGBT的特征參數進行時序外推，得到IGBT的特征參數的預測結果，對預測結果進行閾值判定，實現對IGBT潛在故障的預警。本發明能實現對IGBT運行狀態的在線監測，能夠有效提高系統的運行安全；本發明能實現對IGBT潛在故障的預警，能夠有效避免IGBT的突發故障造成的損失。本發明能夠對橋臂上不同IGBT進行分辨，進而準確定位潛在IGBT故障的位置。

技術領域

本發明涉及的是IGBT狀態監測和故障預測領域，特別涉及一種適用于單相半橋逆變器的IGBT狀態監測和故障預測方法。

背景技術

多年以來，隨著電力電子技術的飛速發展，以現代開關器件IGBT為核心的PWM逆變技術在交流電機驅動系統中得到了日益廣泛的應用。然而，IGBT等功率半導體器件是電力電子電路中故障率最高的器件，是系統中容易發生故障的薄弱環節。因此，研究針對于逆變器的開關管的狀態監測和故障預測方法，實現對開關管潛在故障的準確預測和定位，有利于減少因逆變器開關管故障而造成的停機時間，提高設備的使用效率，具有十分重要的經濟價值。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種適用于單相半橋逆變器的IGBT狀態監測和故障預測方法。

為了解決上述技術問題，本申請實施例公開了如下技術方案：

一種適用于單相半橋逆變器的IGBT狀態監測和故障預測方法，包括：

S100.采用電壓傳感器采集逆變器工作過程中的電壓數據；

S200.將逆變器輸出的電壓數據按照正負半周進行重構，得到對應不同IGBT開關管的兩組數據；

S300.根據重構后的電壓數據，對IGBT的特征參數進行計算；

S400.根據計算得到的IGBT的特征參數，對IGBT運行狀態進行監測；

S500.采用預測算法對計算得到的IGBT的特征參數進行時序外推，得到IGBT的特征參數的預測結果，對預測結果進行閾值判定，實現對IGBT潛在故障的預警。

進一步地，S100的具體過程為：電壓傳感器按照采樣頻率f1采集逆變器輸出的電壓數據，將電壓傳感器采集到的數據進行按時間順序保存：

U_t＝[u_t1,u_t2,…,u_ti,…,u_tn]。

進一步地，S200中，得到對應不同IGBT開關管的兩組數據，其中正半周對應開關管S1，其重構后的數據為：

其中，T為采樣周期。

進一步地于，S200中，得到對應不同IGBT開關管的兩組數據，負半周對應開關管S2，其重構后的數據為：

其中，T為采樣周期。

進一步地，S300中，IGBT的特征參數為輸出電壓波形與調制波之間的相位差，其計算方法包括：

當計算正半周對應開關管S1特征參數時，確定過零點兩側最近的數據采樣點分別為和兩采樣點所對應的電壓值正負符號相反；

計算過零點所對應的時間坐標：