[发明专利]并联IGBT逆变器故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种并联IGBT逆变器故障的诊断方法，首先，采集逆变器输出的三相相电压，建立三相电压矩阵，得到状态量U_k；然后，采集IGBT导通压降V_i(k)，将V_i(k)与阈值压降V_ce进行比较，并将比较结果构成IGBT压降布尔矩阵V(k)，根据V(k)得出是否存在故障；若存在故障，则进一步比较U_k和由V(k)得到的状态量V_k，若不相等，则为单支或多支非并联IGBT故障，否则为并联IGBT同时故障；U_k输入集合F；若连续六次采样得到的U_k的值发生状态变化，则将F与故障集合FS_i做比较，判断故障位置。本发明能能快速诊断逆变器故障。

技术领域

本发明涉及一种诊断逆变器故障的方法，特别的是，该方法可用于诊断并联 IGBT逆变器中的故障，该方法通过IGBT导通压降与三相电压，检测并定位逆变器中IGBT故障，从而提早发现并报告故障，提高稳定性和安全性。

背景技术

逆变器是以其优越的性能在工业、电动汽车、高速列车等领域得到广泛应用，但由于长期工作在高温、高压、高频的状态，其核心部件绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)老化程度迅速，成为列车安全的潜在威胁。IGBT的损坏会增加其它功率器件的工作负担，进而导致更为严重的二次事故，最终造成列车运行事故。尽管在逆变器功率器件IGBT的驱动电路中加入了保护电路，但负载扰动、电网扰动、空间电磁干扰等都会导致保护系统失效。

然而，对于高功率输出的逆变器，常采用并联IGBT的方案。目前很多研究致力于对逆变器故障诊断方法的研究多集中在普通的逆变器，这些方法不能适用并联IGBT这种特殊工况。现有研究在对逆变器故障诊断过程中常利用数据分析的方法提取特征值，这样不但增加了系统的硬件成本要求，而且延迟了诊断时间。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对并联IGBT逆变器这一特殊工况下的故障诊断问题，提出了一种并联IGBT逆变器故障诊断方法，能快速诊断逆变器故障。

本发明提供了一种基于布尔矩阵和导通压降的并联IGBT逆变器故障的诊断方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种并联IGBT逆变器故障的诊断方法，包括以下步骤：

步骤一、连续采集逆变器输出的三相相电压u_i(k)，i＝a,b,c，k＝1,2,…，k为采样次数，并根据三相相电压的大小，建立三相电压矩阵U(k)＝[u_a u_b u_c]，其中，三相电压矩阵中各元素的二进制取值方法为：

即当相电压大于0时，相电压矩阵中相应位置的元素为1，反之为0。

将U(k)进行十进制转换，得到状态量U_k＝(u_cu_bu_a)₂＝4u_c+2u_b+u_a；至此采样的三相相电压状态可以由一个十进制数字表示，每个状态都对应独立的控制信号状态和IGBT导通压降状态；

步骤二、采集IGBT导通压降V_i(k)，i＝1,2,3,4,5,6，分别对应a相上、下桥臂， b相上、下桥臂，c相上、下桥臂；再将V_i(k)与阈值压降V_ce进行比较，并将比较结果构成IGBT压降布尔矩阵矩阵元素的取值如下：