[发明专利]一种三相电压源逆变器开路故障实时检测方法和系统

说明书

本发明公开了一种三相电压源逆变器开路故障实时检测方法和系统，属于在线检测领域。包括：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三相电流数据，更新三相电流链表，更新一个周期内电流幅值最大值Imax；S3、将幅值范围等分为n个区间，统计一个电流周期内电流数据落在各个区间的频率；S4、用S3中统计的频率近似概率，实时计算当前时刻每相电流的信息熵；S5、比较相电流信息熵与设定阈值大小，得到当前时刻诊断结果。该方法不需要对电流信号进行滤波、降噪等数据处理过程，计算量小，实时性好，对负载扰动具有较好的鲁棒性，可快速定位到故障桥臂，为逆变器的精准维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开路故障实时检测方法和系统。

背景技术

逆变器作为变频调速系统的核心部件，广泛应用于工业、电气化交通、家用电器等诸多领域。逆变器的健康运行对整个变频调速系统具有重要意义，如在高铁机车牵引变频器中，逆变器一旦出现故障且不能及时得到修理，轻则导致机车的控制性能降低，重则引发二次故障甚至是车毁人亡的重大事故。而在逆变器中，由于过压、过流、热应力等内外因素的影响，功率管容易发生故障，特别是开路故障。研究电压源逆变器故障检测方法，可以对故障进行快速检测和定位，进而为容错控制、精准维修等策略提供决策依据，对提高系统可靠性具有十分重要的意义。

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，采用机器学习等基于数据的方法进行诊断。这类方法通常运算量较大，对处理器要求高，诊断时间较长，实时性较差；此类方法多应用于离线诊断获算法训练。在实际应用中，工业级DSP计算速度有限，且检测时间过长可能导致后续处理措施还未来得及实施，事故就已经发生。

发明内容

针对相关技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种三相电压源逆变器开路故障实时检测方法和系统，旨在解决现有基于系统信息的故障诊断中由于计算量大而导致实时性较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种三相电压源逆变器开路故障实时检测方法，包括以下步骤：

(1)采集当前时刻的三相电流值i_a、i_b和i_c，并更新三相电流链表和一个电流周期内的电流幅值最大值I_max；

(2)将幅值范围[-I_max，I_max]等分为多个区间，统计一个电流周期内每相电流值落在各个区间的频率，根据所述频率获取当前时刻每相电流的信息熵；

(3)比较所述每相电流的信息熵与预设阈值th的大小，得到当前时刻故障诊断结果。

进一步地，所述步骤(1)中所述三相电流链表为：

I_m(k)＝[i_m(t)，i_m(t+1)，…，i_m(k)]^T

其中，m＝a，b，c，t＝k-L+1，k为当前采样时刻，为电流链表长度，n_p为电机极对数，w为电机转速，T_s为采样时间。

进一步地，所述步骤(2)包括：

将幅值范围[-I_max，I_max]划分为n个区间