[发明专利]一种三相全桥逆变器故障检测方法

说明书

本发明提供了一种三相全桥逆变器故障检测方法，利用三相电流传感器以及供电电压传感器作为检测信号来源，针对三相绕组星型连接电机负载采用六组不同的矢量通电策略作为检测方法，通过实时采集A、B、C三相电流和供电电压计算得到每一组通电策略的平均相电流和供电电压，进而通过设计合理的电流上下限阈值和电压下限阈值，有效判断出三相全桥逆变器故障状态。相比传统电机运转过程中动态检测，该方法可在电机无明显转动的情况下，判断出三相全桥逆变器的运行状态，适用于电机静止条件下的静态检测。

技术领域

本发明属于故障检测技术领域，具体涉及一种三相全桥逆变器故障检测方法。

背景技术

三相电机驱动系统广泛应用于航空航天、电动汽车等领域，其可靠性直接决定了产品寿命和使用性能。三相电机驱动系统主要由电机、逆变器、控制器和传感器等几个部分组成，其中逆变器承担着将直流供电逆变为幅度相位可控的交流电的重要作用，由于其时刻承载着高压、大电流及电脉冲载荷，是三相电机驱动系统中极易发生故障的薄弱环节，其可靠性与运行状态对整个驱动系统至关重要。

以发动机电动燃油泵调速系统为例，其利用永磁电机带动齿轮泵高速转动实现精确流量调节，三相全桥逆变器作为核心驱动单元为电机提供三相电流输入，是电动燃油泵调速系统的能量来源。在系统运行前，对三相全桥逆变器运行状态进行检查，提前识别出可能存在的故障状态，对保护电动泵调速系统具有重要意义。但由于电动泵调速系统结构复杂，且各部件沿流体传动方向成串联结构，前端部件的运转势必导致后端部件的状态改变，因此无法采用常规的驱动电机运转的方式进行状态判断，提出了对电机静止状态下检测三相全桥逆变器的设计需求。

目前，逆变器故障检测方法包括专家系统检测法、电压检测法、电流检测法等，均需要电机旋转起来进行实时判断，无法实现电机静止状态下的三相逆变器故障检测。

发明内容

针对现有技术中三相逆变器无法在电机静止状态下进行故障检测的技术问题，本发明提供了一种三相全桥逆变器静态故障检测方法，在无需电机连续旋转条件下检测出三相逆变器的故障状态。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种三相全桥逆变器故障检测方法，包括如下步骤：

S1、建立三相全桥逆变器的六组矢量通电策略，包括一进二出模式和二进一出模式两个模式，所述一进二出模式为电流从三相逆变器中的任意一上桥臂流入、从其余两下桥臂流出，所述二进一出模式为电流从三相逆变器中的任意两上桥臂流入、从另一下桥臂流出；

S2、对六组矢量通电策略，分别通电并采集电流传感器和电压传感器数据，并计算每次通电供电电压平均值，以及三相电流中较大的相电流平均值；

S3、将每组矢量通电策略计算的供电电压平均值和相电流平均值与预设的电压阈值下限、电流阈值上下限进行对比，判断故障类型并定位，生成故障信息。

进一步的，所述六组矢量通电策略中，对应开通的上管均采用小占空比PWM调制，对应开通的下管处于满占空比调制状态。

进一步的，所述上管占空比计算方法如下：

其中，U_d为供电电压，R为电机线圈内阻，I为相电流。

进一步的，所述逆变器同一相的上桥臂的PWM+和下桥臂的PWM-为互补输出。

进一步的，所述判断故障类型并定位的方法如下：

若所述一进二出模式中的任一组通电策略中，计算的相电流平均值低于电流阈值下限，则该组通电策略中对应的上桥臂单管断路故障；

若所述二进一出模式中的任一组通电策略中，计算的相电流平均值低于电流阈值下限，则该组通电策略中对应的下桥臂单管断路故障；