[发明专利]一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法与系统

说明书

本发明涉及电路故障诊断技术领域，公开了一种两电平变流器系统开关器件开路故障故障诊断方法与系统，以有效地监测两电平变流器系统运行状态，并能及时检测故障并进行故障位置辨识；本发明的方法包括：建立两电平变流器中间直流环节电压的数学计算模型；生成残差信号；构建故障特征因子，然后设定残差检测阈值；比较故障特征因子的绝对值与检测阈值的大小关系，若在设定时间内，故障特征因子的绝对值均大于检测阈值，则认为发生故障；切换单刀双掷开关，将开关器件的驱动控制信号接入输入信号选择机构，并重置开关器件的驱动控制信号，然后建立疑似故障位置数组；设定故障诊断阈值判断发生故障的具体开关器件的位置。

技术领域

本发明涉及电路故障诊断技术领域，尤其涉及一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法与系统。

背景技术

整流器、逆变器、变流器(双向整流逆变)等装置在工业生活中的应用日益广泛，无论是在UPS(Uninterruptible Power System，不间断电源)、新能源发电(光伏、风电)、电能质量治理(无功、谐波)，还是电动汽车等领域，对系统效率的期望越来越高。在市电等级应用领域中，通常采用的是两电平变流器拓扑结构。

随着电力电子元器件及其控制技术的发展，电力电子装置系统的效率变得越来越高。但随之而来也产生很多问题，如结构复杂、功率器件繁多等，这些都是导致系统可靠性降低的因素。变速交流驱动器中大约有38％的故障是由于功率半导体器件的故障引起的。例如，功率器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的故障主要有短路和开路两种，其中，短路故障已有成熟的硬件解决方案，即通过检测IGBT的管压降，可以准确定位故障管；IGBT开路故障也时有发生，一方面是由于过电流烧毁，导致开路；另一方面是由于接线不良、驱动断线等原因导致的驱动信号开路。相对于短路故障而言，开路故障发生后往往电动机还能继续运行，所以不易被发现，但其同样危害较大，因为此时其余IGBT将流过更大的电流，容易发生过电流故障，且电动机电流中存在直流电流分量，会引起转矩减小、发热、绝缘损坏等问题，如不及时处理开路故障，会引发更大的事故。

因此，如何有效地监测两电平变流器系统运行状态，并能及时检测故障并进行故障位置辨识成为急需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法与系统，以有效地监测两电平变流器系统运行状态，并能及时检测故障并进行故障位置辨识。

为实现上述目的，本发明提供了两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法，包括以下步骤：

S1：建立两电平变流器中间直流环节电压的数学计算模型；

S2：采用相关器件采集所述两电平变流器中间直流环节电压的实际值，然后根据所述数学计算模型计算得到所述两电平变流器中间直流环节电压的估计值，根据所述估计值与所述实际值生成残差信号；

S3：根据所述残差信号构建故障特征因子，然后设定残差检测阈值；

S4：比较所述故障特征因子的绝对值与所述检测阈值的大小关系，若在设定时间内，所述故障特征因子的绝对值均大于所述检测阈值，则认为发生故障，进入S5，反之，则返回S2，重新检测故障；

S5：切换单刀双掷开关，将开关器件的驱动控制信号接入输入信号选择机构，并重置所述开关器件的驱动控制信号，然后建立疑似故障位置数组；

S6：设定整流器故障诊断阈值和\或逆变器故障诊断阈值，根据所述疑似故障位置数组与所述整流器故障诊断阈值和\或逆变器故障诊断阈值判断发生故障的具体开关器件的位置。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。