[发明专利]三相四线制三桥臂三电平SVG的IGBT开路故障定位方法

摘要

一种三相四线制三桥臂三电平SVG的IGBT开路故障定位方法，属于IGBT开路故障诊断方法。此诊断方法利用3D‑SVPWM的空间矢量图，通过分析开路故障状态下系统参考矢量在水平α‑β平面以及竖直0轴上的偏移变化来诊断开路故障具体发生在哪相桥臂的哪个IGBT；定位分为两步首先利用开路故障时参考矢量在水平α‑β平面的等效偏移，并结合作用矢量轨迹偏移来锁定故障发生A相桥臂、B相桥臂还是C相桥臂，称为定相。然后，通过开路故障时作用矢量在竖直0轴上的偏移规律，并结合脉冲状态来定位故障桥臂的具体哪个IGBT发生开路故障，称为定位。优点引入中线电流作为故障诊断的依据，对三相四线制系统适用性强；故障诊断方法适用于同拓扑结构的STATCOM、APF等的故障诊断。

主权项

一种针对三相四线制三桥臂三电平SVG的IGBT开路故障定位方法，其特征是：故障定位方法包括以下步骤：步骤一、三相发生故障状态时，脉冲等效趋势：获取SVG系统中SVPWM控制的参考给定矢量ua、ub、uc，并根据坐标变换分解为uα分量、uβ分量以及u0分量；其中u0代表零序分量；定义脉冲状态为SX=2SX1=on,SX2=on,SX3=off,SX4=off1SX1=off,SX2=on,SX3=on,SX4=off0SX1=off,SX2=off,SX3=on,SX4=on,(X∈A,B,C)]]>定义VX'M为故障状态下X相桥臂输出点X对直流母线中点M的电位；当故障发生且对电位造成影响时，故障电位相当于其他正常脉冲的作用，其规律是当SX1故障时，实际给定脉冲SX＝2的故障效果相当于脉冲SX＝1作用，等同作用脉冲SX呈减少趋势(2‑>1)；当SX2故障时，等同作用脉冲呈减少趋势(2‑>0,1‑>0)；当SX3故障时，等同作用脉冲呈增加趋势(1‑>2,0‑>2)；当SX4故障时，等同作用脉冲呈减少趋势(0‑>1)；步骤二、判断发生开路故障相；具体步骤如下：uα分量、uβ分量合成在一起构成uαβ，代表参考矢量在水平面上的投影。画出uαβ的轨迹图；当系统正常时，SVG发出纯无功功率，其uαβ的轨迹图呈现一个圆；当A、B、C三相中有开路故障发生时，uαβ的轨迹将向A、B、C轴平行方向发生偏移；如果轨迹向A轴平行方向偏移，则A相发生开路故障；同理轨迹向其他两相坐标轴平行方向偏移，则对应相发生开路故障；偏移的方向可正可负；步骤三、确定故障相中，具体是哪个IGBT发生了故障，具体步骤如下：SX有2,1,0三种状态，因此(SA,SB,SC)共有27种状态，通过3/2变换得出27个矢量的坐标(uα*，uβ*，u0*)；3/2变换具体系数矩阵如下所示：T=231-1/2-1/203/2-3/21/21/21/2]]>得到的矢量具有以下规律SA+SB+SC‑3＝u0*，即脉冲的代数和减三代表着参考矢量在u0轴上的投影，对应零序电流的作用能力；在系统中，忽略导线电阻，L＝LA＝LB＝LC时，在正常状态下，则有：VAM＝LA·(diA/dt)+eA‑LN·diN/dtVBM＝LB·(diB/dt)+eB‑LN·diN/dtVCM＝LC·(diC/dt)+eC‑LN·diN/dt综合后得出VAM+VBM+VCM＝‑3LN·diN/dt；由于VXM在正常情况下是由脉冲决定的，即如果SX＝2，则VXM＝udc1；如果SX＝1，则VXM＝0；如果SX＝0，则VXM＝‑udc2；综合可得：VXM＝SA*(SA‑1)*udc1/2+(SA‑2)*(SA‑1)*(‑udc2/2)；假设udc1＝udc2，则VXM＝1/4(SX－1)则1/4(SA+SB+SC‑3)＝VAM+VBM+VCM＝‑3LN·diN/dt；当故障发生后，在u0轴上等效矢量也会向u0平行的方向发生单位偏移，通过此偏移来确定具体IGBT故障位置；定义u0故障偏移矢量为：Δv＝3LN·diN/dt+1/4(SA+SB+SC‑3)；步骤四、根据计算结果Δv判断故障相的哪个IGBT发生故障，具体步骤如下：设定两个阈值λ1和λ2，λ1取0.1*(udc1+udc2)，λ2取0.5*(udc1+udc2)；(1)如果Δv为负，在故障发生在下桥臂的两个IGBT中；接着判断如果|Δv|>λ2，则第4个IGBT，即SX4发生开路；如果λ1<|Δv|<λ2，则第3个IGBT，即SX3发生开路；(2)如果Δv为正，在故障发生在上桥臂的两个IGBT中；接着判断如果|Δv|>λ2，则第1个IGBT，即SX1发生开路；如果λ1<|Δv|<λ2，则第2个IGBT，即SX2发生开路；三相桥臂的12个IGBT任何一个发生开路故障定位完成。