[发明专利]电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法

说明书

本发明公开了一种电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法，属于电机控制技术领域。开关管发生单管开路故障时由于全桥变换器内电流没有导通回路，三相电流会降低至零，以此作为开关管发生开路故障的标志。故障时通过切换电励磁双凸极电机的工作模式，观察三相的电流响应进行故障定位。在故障诊断后，以损失的转矩最小为目标，使故障前一状态开关管延迟关断，故障状态单相出力容错运行。本方法不需添加额外的硬件，只需改变电机的工作模式即可进行全桥变换器单管开路故障的诊断及容错。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法。

背景技术

全桥变换器是电励磁双凸极电机驱动系统中的薄弱环节，其开路故障是制约电机驱动系统稳定运行的关键因素。全桥变换器开路故障分为单管开路故障和多管开路故障，由于多管开路故障发生的概率较低，因此全桥变换器的单管开路故障的检测与容错是目前研究的热点。全桥变换单管开路故障会导致电机输出转矩减小，转矩脉动增大，不利于电机的正常运行。故障诊断是故障容错的基础，为故障后电机容错运行提供基础。目前，不少学者提出全桥变换器开路故障诊断与容错方法。

魏佳丹等公开的“双凸极电机全桥变换器单相开路故障容错方案”（中国电机工程学报，2008年8月25日，第28卷，第24期，88-93页）论文中介绍了一种将电枢电流作为故障特征量进行故障判断的方法，接着根据母线分裂式电容中点与相绕组端点之间电压差来定位故障开关管。

胡朝燕等公开的“双凸极电机全桥变换器单管开路故障在线诊断”（中国电机工程学报，2009年11月25日，第29卷，第33期，111-116页）论文中分析比较正常工作状态和单管开路故障状态下中性点电压的基础上，提出利用中性点电压在故障前后的变化特征进行故障诊断的方法。

胡豆豆等公开的“一种四相电励磁双凸极电机系统及其功率管单管开路故障检测方法”（中国，公开日：2018年8月13日，公开号：CN109188271A）专利中公开了一种四相电励磁双凸极电机功率管单管开路故障的检测方法。该方法在采用双通道接法的基础上根据相桥臂中点电压进行故障的诊断与定位。

目前诸多学者提出的故障诊断方法多是针对于三相三状态的故障诊断，对于三相六状态和三相九状态没有提及。此外，在方法上多是利用故障前后电励磁双凸极的相电压或中性点电压的不同进行故障诊断，由于电压量的测量需要电压传感器，增加了硬件的复杂度及系统的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法，所述电励磁双凸极电机星型连接，三相绕组分别为A相绕组、B相绕组、C相绕组，采用全桥变换器驱动；

所述全桥变换器包含开关管T1至T6、二极管D1至D6；

所述开关管T1至T6的集电极分别和二极管D1至D6的阴极相连、发射极分别和二极管D1至D6的阳极相连；

A相绕组分别和二极管D1的阳极、二极管D2的阴极相连；

B相绕组分别和二极管D3的阳极、二极管D4的阴极相连；

C相绕组分别和二极管D5的阳极、二极管D6的阴极相连；

二极管D1的阴极分别和二极管D3的阴极、二极管D5的阴极、外部直流母线的正极相连；

二极管D2的阳极分别和二极管D4的阳极、二极管D6的阳极、外部直流母线的负极相连；

电励磁双凸极工作在三相三状态下时，通过以下步骤进行全桥变换器单管开路故障诊断：