[发明专利]一种基于状态观测的模块化多电平逆变器故障诊断方法

摘要

本发明公开了一种基于扩张状态观测的模块化多电平逆变器新型故障诊断方法，在故障检测阶段，输出匹配模块将经放大和滤波后的扩张状态变量观测值与假设正常工作情况下经滤波后的扩张状态变量计算值进行比较，根据比较结果判断模块化多电平逆变器是否发生故障；在故障位置确定阶段，输出匹配模块将假设故障位置下经滤波后的各扩张状态变量的计算值分别与观测器模块输出经放大和滤波后的扩张状态变量观测值进行比较，根据比较结果确定模块化多电平逆变器的故障位置。本发明致力于利用扩张状态观测器和修正开关状态变量判断模块化多电平逆变器是否发生故障，并如若发生故障，能够快速准确地确定故障位置。

主权项

一种基于状态观测的模块化多电平逆变器故障诊断方法，其特征在于：包括如下步骤：1)构建故障诊断装置，所述装置包括观测器模块(1)、计算模块(2)、输出匹配模块(3)和故障位置确定模块(4)，所述观测器模块(1)中包括依次相连的扩张状态观测器(5)和第一低通滤波器(6)；所述计算模块(2)中包括若干个计算子模块(7)和与之一一对应的第二低通滤波器(8)，所述第一低通滤波器(6)的输出端连接输出匹配模块(3)的一个输入端，输出匹配模块(3)其他的输入端连接计算模块(2)的输出端；2)将桥臂电流iP、iN和直流侧电压E输入给扩张状态观测器(5)，经过扩张状态观测器(5)得到循环电流的跟踪值和扩张状态变量观测值扩张状态变量观测值经放大‑1/b倍后，通过第一低通滤波器(6)输出接入到输出匹配模块(3)的输入端；所述扩张状态观测器(5)经过下面公式(5)、(7)输出循环电流的跟踪值和扩张状态变量观测值其中，iP表示实测上桥臂电流，iN表示实测下桥臂电流，iz表示循环电流，l表示桥臂电感，vci表示第i个子模块的电容电压，Si每个正常子模块的开关状态量，其中下标i＝1，…，2n；vo表示交流侧输出电压，E表示直流侧电压；其中，u和y是观测器的输入信号；和是观测器的输出信号，分别是扩张状态变量x1和x2的观测值；b是观测器增益；3)在故障检测阶段，检测各电容电压和正常开关状态变量，根据经放大和滤波后的扩张状态变量观测值与经过滤波后的扩张状态变量计算值比较结果判定各子模块是否发生故障；4)在故障定位阶段，利用电容电压和针对假设的不同故障位置下的修正开关状态变量及正常开关状态变量，将经放大和滤波后的扩张状态变量观测值与经过滤波后的扩张状态变量计算值进行比较，从而确认假设位置是否实际发生故障。