[发明专利]电励磁双凸极电机变换器功率管及绕组开路故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种电励磁双凸极电机变换器功率管及绕组开路故障诊断方法，涉及电励磁双凸极电机领域，该方法根据电励磁双凸极电机在当前运行状态下的正母线电流与下桥臂二极管续流电流的差值的电流极性，以及电励磁双凸极电机的电枢绕组的中性点电压与母线电压的一半的大小比较，对处于当前的运行状态下的功率管和电枢绕组进行开路故障诊断，实现方法简单准确，故障诊断速度快且诊断成本低，而且有利于提高整个驱动系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及电励磁双凸极电机领域，尤其是一种电励磁双凸极电机变换器功率管及绕组开路故障诊断方法。

背景技术

电励磁双凸极是一种具有双凸极结构和定子集中励磁的磁阻电机，具有结构简单、控制灵活、容错性能好的优点，在航空、风力等领域具有广泛应用前景。但是电机驱动系统中的电气故障严重威胁系统的安全运行，其中在电气故障中，功率管和电枢绕组的开路故障是两种发生率较高的开路故障，这两种故障都会导致处于该工作状态的两相绕组上的电流为零而停止工作，这会降低系统的转矩输出并增加转矩脉动，严重影响驱动性能，因此有必要对功率管和电枢绕组的开路故障进行检测和定位。

目前，不少学者提出电励磁双凸极电机的桥式变换器功率管开路故障诊断的方法。公开的论文有：魏佳丹等公开的“双凸极电机全桥变换器单相开路故障容错方案”(中国电机工程学报，2008年8月，第28卷，第24期，88-93页)论文中介绍了一种结合相电流的变化和分裂电容中点-相绕组端点之间的电压差的方法诊断变换器中单功率管开路故障的方法。胡朝燕等公开的“双凸极电机全桥变换器单管开路故障在线诊断”(中国电机工程学报，2009年11月，第29卷，第33期，111-116页)论文中介绍了一种以中性点电压变化诊断变换器单功率管开路故障的方法。夏一文等公开的“基于反电势电流的电励磁双凸极电机驱动电路单管开路故障诊断研究”(电工技术学报，2020年12月，第35卷，第23期，4888-4897页)论文中介绍了一种以反电势电流为故障特征实现单功率管故障诊断的方法。公开的中国发明专利有：电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法，申请号：201911232723.3，介绍了一种以相绕组电流为零为故障特征并结合三相六状态的控制方式，通过导通不同的功率管实现单功率管开路故障的诊断。但是上述这些现有技术主要集中于变换器中功率管开路故障的诊断，无法对电枢绕组的开路故障诊断进行研究。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种电励磁双凸极电机变换器功率管及绕组开路故障诊断方法，本发明的技术方案如下：

一种电励磁双凸极电机变换器功率管及绕组开路故障诊断方法，该方法包括：

基于电感上升区通正电流、电感下降区通负电流的原则控制电励磁双凸极电机变换器中的相应的功率管和电枢绕组的通断，并获取电励磁双凸极电机在当前的运行状态下的正母线电流i_dc与下桥臂二极管续流电流i_fw的差值电流i_m＝i_dc-i_fw，其中，以电流流入电枢绕组的方向为电流极性的正方向；

根据正母线电流i_dc和下桥臂二极管续流电流i_fw的电流差值i_m的电流极性，以及的电压极性，对处于当前的运行状态的功率管和电枢绕组进行开路故障诊断，其中u_ng为电励磁双凸极电机的电枢绕组的中性点电压，u_dc是母线电压。

本发明的有益技术效果是：

本发明公开了一种电励磁双凸极电机变换器功率管及绕组开路故障诊断方法，该方法基于正母线电流i_dc和下桥臂二极管续流电流i_fw的电流差值i_m的电流极性，以及电励磁双凸极电机的电枢绕组的中性点电压u_ng与母线电压的一半的大小比较，即可快速定位发生开路故障的功率管和电枢绕组，实现方法简单准确，故障诊断速度快且诊断成本低，而且有利于提高整个驱动系统的稳定性。