[发明专利]一种三相四线制逆变器晶体管的开路故障诊断方法

摘要

本发明公开了一种三相四线制逆变器晶体管的开路故障诊断方法，能够在不增加额外采样和硬件电路情况下，实现三相四线制逆变器晶体管开路故障快速、高鲁棒性的诊断。本发明只需要控制系统内已有的信息，且计算量小，从而避免增加额外的硬件电路和软件负担；本发明使用桥臂中点电压平均值偏差作为诊断变量，可以实现快速诊断，使诊断时间短至一个采样周期；本发明采用误差自适应的诊断阈值，可以在不牺牲诊断速度的同时，保证高鲁棒性，此外本发明还可用于能量双向传输的三相四线制逆变器等。

主权项

1.一种三相四线制逆变器晶体管的开路故障诊断方法，包括如下步骤：(1)从逆变器控制系统中获取用于诊断的相关电气信息；(2)对于逆变器的X相，X＝A、B或C，根据上述相关电气信息通过以下算式计算当前时刻X相的期望桥臂中点电压平均值和实际桥臂中点电压平均值并将桥臂中点电压平均值偏差作为诊断变量；其中：V_dc[n]和V_dc[n‑1]分别为当前时刻和前一时刻逆变器的直流母线电压，d_X[n‑1]为前一时刻逆变器X相的占空比，V_C1[n]和V_C1[n‑1]分别为当前时刻和前一时刻逆变器的分压电容电压，v_XO[n]和v_XO[n‑1]分别为当前时刻和前一时刻逆变器X相的相电压，T_s为采样间隔时间，i_X[n]和i_X[n‑1]分别为当前时刻和前一时刻逆变器X相的电流，L_X为逆变器X相的滤波电感，R_X为逆变器X相的串联等效电阻，i_N[n]＝i_A[n]+i_B[n]+i_C[n]，i_N[n‑1]＝i_A[n‑1]+i_B[n‑1]+i_C[n‑1]，L_N和R_N分别为逆变器中性线上的滤波电感和串联等效电阻；(3)对于逆变器的X相，根据上述相关电气信息通过以下算式估算出当前时刻X相由采样和测量所引起的诊断变量计算误差以及由死区和延时所引起的诊断变量计算误差其中：为逆变器直流母线电压的自身采样误差，为逆变器分压电容电压的自身采样误差，为逆变器X相相电压的自身采样误差，为逆变器X相电流的自身采样误差，为逆变器X相滤波电感的自身测量误差，T_DD为逆变器X相上下桥臂晶体管驱动信号之间的死区时间，T_DL为控制器向晶体管发出驱动信号至晶体管完成开关动作之间的延时时间；进而基于和根据以下算式设定当前时刻误差自适应诊断阈值ΔV_th,XL[n]；其中：α为大于等于1的比例设定系数；(4)根据诊断变量和阈值ΔV_th,XL[n]通过以下关系式确定当前时刻逆变器X相的桥臂中点电压平均值偏差极性Δ_XL[n]；其中：P、Z、N分别对应三种不同的极性；(5)根据当前时刻逆变器三相的桥臂中点电压平均值偏差极性，判断逆变器晶体管是否存在开路故障并定位具体的故障晶体管；若Δ_AL[n]＝Δ_BL[n]＝Δ_CL[n]＝Z，则判定当前时刻逆变器晶体管正常；若Δ_AL[n]≠Z或Δ_BL[n]≠Z或Δ_CL[n]≠Z，则判定当前时刻逆变器晶体管存在开路故障；其中：Δ_AL[n]、Δ_BL[n]、Δ_CL[n]分别对应当前时刻逆变器ABC三相的桥臂中点电压平均值偏差极性；若Δ_AL[n]＝N，则判定当前时刻逆变器A相上桥臂晶体管存在开路故障；若Δ_AL[n]＝P，则判定当前时刻逆变器A相下桥臂晶体管存在开路故障；若Δ_BL[n]＝N，则判定当前时刻逆变器B相上桥臂晶体管存在开路故障；若Δ_BL[n]＝P，则判定当前时刻逆变器B相下桥臂晶体管存在开路故障；若Δ_CL[n]＝N，则判定当前时刻逆变器C相上桥臂晶体管存在开路故障；若Δ_CL[n]＝P，则判定当前时刻逆变器C相下桥臂晶体管存在开路故障。