[发明专利]一种逆变器功率管开路故障在线诊断方法

说明书

本发明公开了一种逆变器功率管开路故障在线诊断方法，包括：基于逆变器控制原理及调制波与载波的信号关系，推导得到各相的开关控制信号及线电压与功率管两端电压之间的关系式；基于每个线电压，根据得到的关系分别针对正常工况和故障工况的可能值进行分析，得到开关控制信号、相电流、线电压正常工况的电压值及线电压故障工况的电压值之间的对应关系列表；根据正常工况下线电压正负值出现的概率相同，推导得到每个故障及对应两个线电压的故障特征关系表；通过采集当前逆变器相应的线电压的特征信息，并且查找故障特征关系表，确定当前逆变器的故障位置信息。本申请能够快速有效的实现逆变器功率管开路故障在线诊断，而且计算量小、准确率高。

技术领域

本发明涉及机车功率管的故障诊断相关技术领域，特别是指一种逆变器功率管开路故障在线诊断方法。

背景技术

逆变器具有将直流转化为交流的能力，在电力机车中具有广泛的应用。研究表明，在电机变频调速系统中，逆变器的故障在所有故障中占据了主要成分，而逆变器故障通常是由于功率管故障引起的。功率管故障包括开路故障与短路故障两种类型，通过在桥臂中串联快速熔断器可以将功率管短路故障转化为开路故障。所以，大多数功率管故障通常以开路故障的形式出现。如果某个功率管发生故障，其他功率管也会接连受到影响，从而有可能导致整个变流系统瘫痪，在某些情况下还会给人身安全带来威胁。因此，研究实时的开路故障诊断方法是很有必要的。

目前，少有文献针对我国常见的25T型客车开展空调逆变器故障诊断研究。逆变器开路故障诊断方法根据诊断变量的类型可以分为三类：基于电流的诊断，基于电压的诊断以及基于电压电流等多种信号的诊断。由于采用的诊断变量不同，部分诊断方法不适宜应用到机车逆变器的开路故障诊断中，其原因包括：1)机车上的系统不允许进行随意改装，不容易获取控制信号或加装额外的传感器，部分以控制信号或其他测量信号作为诊断依据的方法不再适用；2)机车逆变器的工作环境非常复杂，大量的计算和复杂的诊断过程需要充足的数据存储空间以及高性能的处理器，在计算和处理的过程中出错的概率相对而言也会更大。因此，当前对于机车逆变器故障诊断依旧存在诊断效率以及准确性的问题，难以快速有效实现故障诊断。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种逆变器功率管开路故障在线诊断方法，能够快速有效的实现逆变器功率管开路故障在线诊断，而且计算量小、准确率高。

基于上述目的本发明提供的一种逆变器功率管开路故障在线诊断方法，包括：

步骤1：基于逆变器控制电路的基本原理以及调制波与载波的信号关系，推导得到各相的开关控制信号以及线电压与功率管两端电压之间的关系式；

步骤2：基于每个线电压，根据步骤1得到的关系分别针对正常工况和故障工况的可能值进行分析，得到开关控制信号、相电流、线电压正常工况的电压值以及线电压故障工况的电压值之间的对应关系列表；

步骤3：根据正常工况下线电压正负值出现的概率相同，相应的推导得到每个故障以及对应两个线电压的故障特征关系表；

步骤4：通过采集当前逆变器相应的线电压的特征信息，并且查找步骤3中得到的故障特征关系表，确定当前逆变器的故障位置信息。

可选的，所述调制波信号表示为：

其中，u_ra(t)、u_rb(t)、u_rc(t)分别为三相调制波信号；m为调制深度；f_r为调制频率；

所述载波信号表示为：

其中，k为自然数；T_c和f_c分别为载波周期和载波频率；

所述开关控制信号表示为：