[发明专利]一种三电平级联逆变器的故障诊断方法

说明书

本发明提供了一种三电平级联逆变器的故障诊断方法，属于电力电子器件故障诊断技术领域。该方法通过对各故障状态下的钳位电压依次按照开关序列进行分析，并建立故障相对应的故障数据库。利用主控制器生成的驱动信号产生使能信号分别对四种开关模态下的钳位电压进行锁定。将锁定的钳位电压组合与故障数据库中的各钳位电压组合依次进行比较，最终输出故障诊断结果。该方法仅对钳位电压进行采样处理即可实现以桥臂为单元的多种故障模式的诊断。

技术领域

本发明涉及电力电子器件故障诊断技术领域。

背景技术

二极管钳位三电平级联变换器由于输出电压等级高、等效开关频率高、谐波含量低等 优点，在中高压场合得到了广泛的应用。但由于功率开关器件长期运行于高压、大电流和 高温状态，且自身过载能力受限，因此功率开关器件的故障率较高。任意功率开关器件的 损坏将会导致系统不能正常运行，甚至停机维修造成更严重的事故和经济损失。因此，准 确快速的定位故障并及时处理故障受到了越来越多的重视。

功率开关器件的故障主要是由于驱动信号的错误所造成，最频发生的故障是功率开关 器件的短路故障和开路故障。由于短路故障存在时间极短(通常在10us以内)而难以被诊 断，一般采用硬件电路进行处理或加入快速熔丝将短路故障转化为开路故障，利用开路故 障的诊断方法进行处理。

目前，针对变换器开路故障的诊断方法主要有以下几类：

1、基于特征提取的方法。采用频谱分析和小波变换的方法对变换器中关键点的信号进 行采集处理。利用主成分分析等方法对故障的主要成分进行提取分析，并采用智能分类器 对故障进行诊断。

2、基于知识的方法。其基本的理论思想是通过模拟人的思维方式去实现变换器的故障 诊断。首先需要提前获得变换器的故障类型以及其故障的故障特征，然后利用神经网络、 支持向量机、专家系统、粒子群算法等方法，将故障特征统一建立数据库实现故障的诊断。

3、基于解析模型的方法。建立功率变换器的数学模型，将估计的系统输出与测量信息 进行比较得到残差，对残差进行分析以实现变换器的故障诊断。目前常用的解析模型故障 诊断方法主要有状态估计法和参数估计法。

基于特征提取的故障诊断方法存在信号处理复杂度大的问题，基于知识的故障诊断方 法存在诊断计算量大的问题，而基于解析模型的故障诊断方法存在依赖数学模型要求高的 问题。针对上述现有技术的缺陷，导致系统存在的潜在威胁，有必要对存在的问题进行研 究。

发明内容

本发明的目的是提供一种三电平级联逆变器的故障诊断方法，它能有效地解决三电平 级联逆变器故障诊断的技术问题。

本发明目的是通过以下技术方案来实现：一种三电平级联逆变器的故障诊断方法，对 三电平级联逆变器的单功率开关器件和双功率开关器件的开路故障以桥臂为单元进行诊 断，具体的诊断步骤如下：