[发明专利]一种基于双重傅里叶积分的变频空压机驱动电路故障诊断方法

说明书

本发明涉及一种基于双重傅里叶积分的变频空压机驱动电路故障诊断方法，包括以下步骤：当变频空压机驱动电路拓扑中的电压型单相全桥逆变电路的IGBT发生开路故障时，测出输出电压u_a和u_b，并计算其差值u₀；设置调制波的数学表达式，令调制比≤1，载波比≤1作为约束条件；对逆变电路输出电压进行傅里叶变换分析，并计算得到单相全桥逆变电路的输出电压的表达式；采用双重傅里叶分析，根据调制比、载波比、载波与调制波的初始相位，分析单相全桥逆变电路的输出电压中基波与各次谐波的幅值及相位信息；判断偶次谐波的相位变化，即可具体判断是哪一个IGBT发生开路故障；本发明同现有技术相比，不仅能够提高诊断的速度，而且能够提高诊断的准确性。

[技术领域]

本发明涉及变频空压机驱动电路故障诊断技术领域，具体地说是一种基于 双重傅里叶积分的变频空压机驱动电路故障诊断方法。

[背景技术]

随着工业使用环境日趋多元，不管是在工业、农业、国防或者民用领域， 都需要一定高压气体来协助生产或者提高效率。空压机是一种用来压缩气体提 高气体压力或输送气体的机械，具有高压气体稳定，使用寿命长等优点。传统 空压机设备大多采用工频控制方案，开、关进气阀控制还是以储气罐的压力作 为衡量目标，频繁的阀门开断会造成空压机设备效率低下，运行电流大，设备 能耗大等影响。当供气压力偏低时，不能满足后续用气要求；当供气压力偏高 时，相应会增加电耗。又由于压缩空气的电机运行转速高，空压机进气阀门启 闭频繁，会造成机房噪音过高等缺点。

为了改进传统空压机在工频运行时的种种缺点，目前广泛采用的方案是对 空压机进行变频改造，实现变频调速功能，变频空压机具有控制方法多样、调 速精度高、气压稳定、技能效果良好、启动无冲击、噪音低、以及对储气罐容 量要求小等优点。但由于变频空压机驱动电路拓扑中含有大量非线性的电力电 子开关元器件，其中逆变模块作为变频空压机驱动电路拓扑中重要的一环，其 组成元器件IGBT的好坏决定了整个电源的使用寿命，又由于空压机进气阀门启 闭频繁，使得IGBT长时间处于急速开断的状态，这就极易诱发逆变电路短路和 断路故障，严重时烧毁设备。

为了避免上述故障，高频电源电路拓扑在设计中，常常加入IGBT开关元器 件保护装置。但在变频空压机实际工作中，又会受到负载波动、外界电磁干扰、 输入电压突变等影响，这就会导致IGBT开关元器件保护装置失效。因此，在变 频空压机驱动电路逆变器模块中IGBT开关元器件出现短路、断路故障还是会影 响到空压机的正常工作。

目前，在变频空压机驱动电路故障诊断方面，大多采用基于电力电子元器 件故障诊断方案根据参考模型的不同，可以分为：(1)基于数学模型的诊断方 案；(2)基于数据采集的诊断方案；(3)基于特征信号处理的诊断方案。虽然 各种原理不同的故障诊断方法各有特色，如何对现有故障诊断方法进行改进， 将几种诊断方法进行优点组合，不仅能够提高诊断的速度，而且能够提高诊断 的准确性，是目前研究的重点。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种基于双重傅里叶积分的变 频空压机驱动电路故障诊断方法，该方法不仅能够提高诊断的速度，而且能够 提高诊断的准确性。

为实现上述目的设计一种基于双重傅里叶积分的变频空压机驱动电路故障 诊断方法，将正弦调制波信号和三角波信号视为独立的两个信号变量，根据其 已知的调制比、载波比、载波与调制波的初始相位以及它们之间的关系，即可 分析出输出电压中的基波以及谐波幅值和相位的相关信息，进而对变频空压机 驱动电路进行故障诊断。