[发明专利]一种MMC子模块开关管开路故障诊断与定位方法

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u_ci；

步骤2、根据开关函数S_i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：y_ci(k)＝S_i(k)·u_ci(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：

u_{ci_mid}(k)＝u_{ci_now}(k-1)+B·i_ci(k-1) (4)；

步骤3.2、计算k时刻的子模块输出电压估计值：

y_{ci_mid}(k)＝S_i(k)·u_{ci_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：

P_mid(k)＝P_now(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：

u_{ci_now}(k)＝u_{ci_mid}(k)+kg(k)×[y_ci(k)-y_{ci_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：

P_now(k)＝[1-kg(k)·S_i(k)]×P_mid(k) (9)；

其中，u_{ci_mid}表示第i个子模块预测状态的电容电压估计值，u_{ci_now}表示第i个子模块估计状态的电容电压最优值，y_ci表示第i个子模块输出电压的理论计算值，y_{ci_mid}表示第i个子模块输出电压估计值，P_mid表示预测状态估计误差的自协方差，P_now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u_{ci_th}；式中，M等于时间t除以采样周期T_s的商进行取整；i_r(k)，其中r＝p,n，表示在k时刻桥臂电流值；U_c0表示第i个子模块电容电压的初值，u_dc为直流母线侧电压，U_c0＝u_dc/N；

步骤5、将所有子模块电容电压的状态预估最优值u_{ci_now}与对应的子模块电容电压的理论值u_{ci_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Δu_{c_max}，若子模块的u_{ci_now}与u_{ci_th}之差都在[-Δu_{c_max}，Δu_{c_max}]范围内，说明所有子模块均未发生故障；若u_{ci_now}与u_{ci_th}之差超出了[-Δu_{c_max},Δu_{c_max}]范围，则说明该子模块发生开关管开路故障。