[发明专利]一种三相电压源逆变器桥臂开路故障实时检测方法

说明书

本发明公开了一种三相电压源逆变器桥臂开路故障实时检测方法，包括以下步骤：S1、采集当前时刻的a、b、c三相电流数据；S2、根据所得当前时刻的a、b、c三相电流数据，更新三相电流向量；S3、根据所得三相电流向量，构建每两相电流向量间的Gram矩阵；S4、计算各Gram矩阵的行列式以及各电流向量的模，并根据所得各Gram矩阵的行列式以及各电流向量的模，计算每两相电流间的无关性系数；S5、通过比较每两相电流间的无关性系数与阈值th的大小，得到各相桥臂的故障检测结果。该方法不需要对电流信号进行滤波、降噪等数据处理过程，计算量较小，实时性好，具有较好的鲁棒性，有利于快速定位到故障桥臂，为逆变器的快速检修或容错控制提供基础。

技术领域

本发明属于在线检测技术领域，更具体地，涉及一种三相电压源逆变器桥臂开路故障实时检测方法。

背景技术

三相电压源型逆变器已越来越广泛地应用于工业、电气化交通、家用电器、电机传动等领域，作为系统的重要组成部分，它的健康运行对系统具有重要意义。如在高铁机车牵引系统中，逆变器是动力转换系统的核心部件，一旦出现故障且不能及时得到修理，将可能导致动力系统故障的发生甚至演变成为车毁人亡的重大事故；在工业生产中，逆变器是电机驱动系统的核心部件，其一旦发生故障轻则可能导致车床等机器停机，重则造成生产事故。而在逆变器中，由于存在过压、过流、热应力等因素的影响，功率管容易发生故障，特别是开路故障，故研究一种三相电压源逆变器桥臂开路故障检测方法存在重要的意义。

现有的逆变器桥臂故障诊断方法包括基于硬件的桥臂故障诊断方法和基于系统信息的桥臂故障诊断方法。其中，基于硬件的桥臂故障诊断方法，通过添加附加诊断电路或其他传感器进行故障诊断，在工业系统中这种方法成本较高，且增加了系统的复杂性，因此无法广泛应用。而基于系统信息的桥臂故障诊断方法，特别是基于电流的方法，往往在对信号进行滤波降噪处理后，采用模式识别的方法进行诊断，而模式识别的过程通常计算量较大，占用较多的DSP处理器资源，诊断时间较长，实时性较差；该方法在事后分析或离线诊断时可以较好地得到应用，但是由于在实际应用中，特别是感应电机驱动系统容错控制中，需要在检测到故障桥臂后用冗余桥臂对故障桥臂进行快速自动替换，或者改变系统控制方法(如共享桥臂等)，来实现容错控制，对故障检测的速度要求较高，检测时间过长可能导致容错控制还未来得及实施，事故就已经发生。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种三相电压源逆变器桥臂开路故障实时检测方法，用以解决现有技术由于采用模式识别的方法，计算量较大而导致的实时性较差的技术问题。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种三相电压源逆变器桥臂开路故障实时检测方法，包括以下步骤：

S1、采集当前时刻的a、b、c三相电流数据i_a、i_b和i_c；

S2、根据所得当前时刻的a、b、c三相电流数据，更新三相电流向量I_a、I_b和I_c；

S3、根据所得三相电流向量，构建每两相电流向量间的Gram矩阵G(I_b，I_c)、G(I_a，I_c)和G(I_a，I_b)，其中，

S4、计算各Gram矩阵的行列式以及各电流向量的模，并根据所得各Gram矩阵的行列式以及各电流向量的模，计算每两相电流间的无关性系数；

S5、通过比较每两相电流间的无关性系数与阈值th的大小，得到各相桥臂的故障检测结果。

进一步优选地，第k时刻第m相电流向量为：