[发明专利]一种MMC子模块开关管开路故障诊断与定位方法有效

专利信息
申请号: 202010457122.9 申请日: 2020-05-26
公开(公告)号: CN111679226B 公开(公告)日: 2022-06-14
发明(设计)人: 孙向东;袁青;任碧莹;张琦 申请(专利权)人: 西安理工大学
主分类号: G01R31/54 分类号: G01R31/54;G01R31/26
代理公司: 西安弘理专利事务所 61214 代理人: 王丹
地址: 710048 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 mmc 模块 开关 开路 故障诊断 定位 方法
【权利要求书】:

1.一种MMC子模块开关管开路故障诊断与定位方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:

步骤1、采集某相上或下桥臂第i个子模块的电容电压值uci

步骤2、根据开关函数Si和步骤1中第i个子模块电容电压的测量值计算第i个子模块在k时刻的电压输出值:yci(k)=Si(k)·uci(k)(3);

步骤3、利用卡尔曼滤波结合步骤1和步骤2得到的结果,求取第i个子模块电容电压的状态预估值;

步骤3具体按照以下步骤实施:

步骤3.1、计算k时刻的子模块电容电压估计值:

uci_mid(k)=uci_now(k-1)+B·ici(k-1) (4);

步骤3.2、计算k时刻的子模块输出电压估计值:

yci_mid(k)=Si(k)·uci_mid(k) (5);

步骤3.3、计算k时刻的预测状态估计误差的自协方差:

Pmid(k)=Pnow(k-1)+Q (6);

步骤3.4、计算k时刻的滤波器增益:

步骤3.5、计算k时刻估计的子模块电容电压最优值:

uci_now(k)=uci_mid(k)+kg(k)×[yci(k)-yci_mid(k)] (8);

步骤3.6、计算k时刻的最佳状态估计误差的自协方差:

Pnow(k)=[1-kg(k)·Si(k)]×Pmid(k) (9);

其中,uci_mid表示第i个子模块预测状态的电容电压估计值,uci_now表示第i个子模块估计状态的电容电压最优值,yci表示第i个子模块输出电压的理论计算值,yci_mid表示第i个子模块输出电压估计值,Pmid表示预测状态估计误差的自协方差,Pnow表示最佳状态估计误差的自协方差,kg表示卡尔曼滤波增益,Q表示过程噪声变量,R表示测量噪声变量;

步骤4、根据

累加计算第i个子模块电容电压理论值uci_th;式中,M等于时间t除以采样周期Ts的商进行取整;ir(k),其中r=p,n,表示在k时刻桥臂电流值;Uc0表示第i个子模块电容电压的初值,udc为直流母线侧电压,Uc0=udc/N;

步骤5、将所有子模块电容电压的状态预估最优值uci_now与对应的子模块电容电压的理论值uci_th成对进行比较,判断所有子模块开关管的运行状态特征;

所述步骤5判断所有子模块开关管的运行状态具体为:设子模块电容电压的最大偏差为Δuc_max,若子模块的uci_now与uci_th之差都在[-Δuc_max,Δuc_max]范围内,说明所有子模块均未发生故障;若uci_now与uci_th之差超出了[-Δuc_max,Δuc_max]范围,则说明该子模块发生开关管开路故障。

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