[发明专利]一种动车组四象限脉冲整流器IGBT开路故障诊断方法

摘要

本发明提供了一种动车组四象限脉冲整流器IGBT开路故障诊断方法，包括以下步骤：建立四象限脉冲整流器的切换系统模型；分析各种IGBT开路故障下的等效开关序列，建立每种故障下的故障电流观测器；将每个观测得到的故障电流和实际电流进行作差，得到四个残差，组成故障识别向量；若故障向量中有元素小于阈值，说明实际电流和相应故障电流一致，系统发生相应的故障。本发明方法可以在任意IGBT发生故障时快速准确地对故障进行检测、定位，并且解决了基于模型方法在本领域无法区分对角IGBT故障的问题，以便能够及时采取容错控制策略，防止故障进一步扩大。

主权项

1.一种动车组四象限脉冲整流器IGBT开路故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据四象限脉冲整流器拓扑结构，建立四象限脉冲整流器切换系统模型，用以描述四象限脉冲整流器系统连续‑离散特性；定义u_N是网侧交流电压；T₁、T₂、T₃、T₄为组成整流器的4个IGBT；R_N、L_N分别是漏电阻和漏电感；L₂、C₂分别为谐振环节相应的电感、电容；C_d为直流侧支撑电容，R_d为等效负载电阻；u_ab、u_dc是整流输入电压和输出电压；i_N、i_d分别是网侧电流和整流后的输出电流，建立的空间状态模型为：其中，A为系统矩阵，B为输入矩阵；由于整流器的输入电压u_ab不能直接获取，利用u_dc来表示u_ab；整流器的输入电压u_ab的取值有‑u_dc，0，u_dc三种情况，将式(1)变换成式(2)：B_σ(ψ)根据系统不同的工作模式发生改变，其由控制序列ψ决定；ψ＝Φ((σ₁,τ₁),(σ₂,τ₂),...,(σ₁₈,τ₁₈))    (3)式(3)中，σ_i表示某种模式下的子系统，τ_i为相应的工作周期，i＝1,2,3…18；由式(2)得到网侧的观测电流状态方程：其中，为网侧观测电流，在四种不同的故障情况下，根据每种故障下的等效IGBT控制序列ψ变化，修改相应状态方程中的B矩阵，建立每种故障下的开环故障电流观测器，如式(5)所示；其中，表示在T_k故障下的网侧观测电流；B_σ(ψ_Tk)表示T_k故障下相应的控制序列，k＝1,2,3,4；步骤2：故障识别向量及诊断在建好的切换系统模型中，得到四种故障情况下的观测电流并组成向量组；将其分别与实际电流进行对比，得到残差并组成故障向量组若实际电流与某一观测电流残差小于阈值，则判定发生相应故障。