【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力牵引交流传动
,涉及一种电力牵引交流传动单相三电平NPC脉冲整流器故障建模仿真方法。
技术介绍
对于电力电子系统的技术开发,尤其是大功率电力电力系统,通常需要采用仿真的方式验证所设计控制系统中软件算法、硬件方案的可行性,进一步对所设计硬件控制器进行测试,以避免在开发过程中由于技术理论设计层面上的缺陷导致的不必要的时间及经济损失。单相三电平NPC脉冲整流器由于其开关器件的耐压要求较两电平脉冲整流器降低,且拥有良好的网侧特性,应用于电力牵引交流传动领域。单相三电平NPC脉冲整流器将单相交流电变换为直流电,是牵引变流装置的前端。电力牵引传动系统装置运行环境复杂,腐蚀、湿度、温度等长期存在的因素,以及电浪涌、静电等不确定因素都会影响其运行状态,且开关管受压高,易发生故障,对整个牵引传动系统的正常运行存在一定的危害。现今对于传动系统中相应的故障建模以及故障诊断研究越来越被重视。但目前为止,对单相三电平NPC脉冲整流器相应的故障仿真手段较少。单相三电平NPC脉冲整流器主电路包含八个开关管,开关管较多,其工作时存在开关管故障的情况。单相三电平NPC脉冲整流器开关管故障时,开关管支路开路,交流侧电流谐波含量出现变化,出现不同程度的畸变,相应的直流侧电压也会出现不同程度的波动,在一定程度上影响整个牵引传动系统的性能。因此,对单相三电平NPC脉冲整流器进行故障建模与仿真,研究不同开关管故障对整流器交-直流侧的影响及相应的故障诊断技术非常有必要。在目前的仿真技术中,单相三电平NPC脉冲整流器几乎都只有正常工作状态的仿真模型,尚不存在独立的具有不同开关管 ...
【技术保护点】
电力牵引交流传动单相三电平脉冲整流器故障建模仿真方法,实现单相三电平NPC脉冲整流器模型在正常工作以及不同开关管故障下的仿真;包括以下步骤:(1)根据控制脉冲及交流侧电流极性计算正常工作及不同开关管故障下开关状态函数:通过电力牵引交流传动单相三电平NPC脉冲整流器的开关管控制脉冲P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8以及交流侧电流is的极性计算不同开关管故障下开关状态函数;控制脉冲P1~P8有1、0两个取值,1表示导通信号,0表示关断信号;定义单相三电平NPC脉冲整流器左桥臂为A桥臂,右桥臂为B桥臂;定义SA、SB分别为A、B桥臂开关状态函数,开关函数有1、0、‑1三个取值;开关管故障模式包括单个开关管故障及两个及以上开关管故障情况,在单相三电平NPC脉冲整流器交流侧电流is不同的极性下,各种情况下的开关状态函数计算方法如下:正常工作情况的开关状态函数计算方法:SA=1-P3(P4+1)is>0P2(P1+1)-1is<0,SB=P6(P5+1)-1is>01-P7(P8+1)is<0]]>单个开关管故障情况的开关状态函数计算方法:A桥臂上外开关管故障情 ...
【技术特征摘要】
1.电力牵引交流传动单相三电平脉冲整流器故障建模仿真方法,实现单相三电平NPC脉冲整流器模型在正常工作以及不同开关管故障下的仿真;包括以下步骤:(1)根据控制脉冲及交流侧电流极性计算正常工作及不同开关管故障下开关状态函数:通过电力牵引交流传动单相三电平NPC脉冲整流器的开关管控制脉冲P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8以及交流侧电流is的极性计算不同开关管故障下开关状态函数;控制脉冲P1~P8有1、0两个取值,1表示导通信号,0表示关断信号;定义单相三电平NPC脉冲整流器左桥臂为A桥臂,右桥臂为B桥臂;定义SA、SB分别为A、B桥臂开关状态函数,开关函数有1、0、-1三个取值;开关管故障模式包括单个开关管故障及两个及以上开关管故障情况,在单相三电平NPC脉冲整流器交流侧电流is不同的极性下,各种情况下的开关状态函数计算方法如下:正常工作情况的开关状态函数计算方法: S A = 1 - P 3 ( P 4 + 1 ) i s > 0 P 2 ( P 1 + 1 ) - 1 i s < 0 , S B = P 6 ( P 5 + 1 ) - 1 i s > 0 1 - P 7 ( P 8 + 1 ) i s < 0 ]]>单个开关管故障情况的开关状态函数计算方法:A桥臂上外开关管故障情况,等效为对应控制脉冲P1=0,开关状态函数计算方法: S A = 1 - P 3 ( P 4 + 1 ) i s > 0 P 2 - 1 i s < 0 , S B = P 6 ( P 5 + 1 ) - 1 i s > 0 1 - P 7 ( P 8 + 1 ) i s < 0 ]]>A桥臂上内开关管故障情况,等效为对应控制脉冲P2=0,开关状态函数计算方法: S A = 1 - P 3 ( P 4 + 1 ) i s > 0 - 1 i s < 0 , S B = P 6 ( P 5 + 1 ) - 1 i s > 0 1 - P 7 ( P 8 + 1 ) i s < 0 ]]>A桥臂下内开关管故障情况,等效为对应控制脉冲P3=0,开关状态函数计算方法: S A = 1 i s > 0 P 2 ( P 1 + 1 ) - 1 i s < 0 , S B = P 6 ( P 5 + 1 ) - 1 i s > 0 1 - P 7 ( P 8 + 1 ) i s < 0 ]]>A桥臂下外开关管故障情况,等效为对应控制脉冲P4=0,开关状态函数计算方法: S A = 1 - P 3 i s > 0 P 2 ( P 1 + 1 ) - 1 i s < 0 , S B = P 6 ( P 5 + 1 ) - 1 i s > 0 1 - P 7 ( P 8 + 1 ) i s < 0 ]]>B桥臂上外开关管故障情况,等效为对应控制脉冲P5=0,开关状态函数计算方法: S A = 1 - P 3 ( P 4 + 1 ) i s > 0 P 2 ( P 1 + 1 ) - 1 i s < 0 , S B = P 6 - 1 i s > 0 1 - P 7 ( P 8 + 1 ) i s < 0 ]]>B桥臂上内开关管故障情况,等效为对应控制脉冲P6=0,开关状态函数计算方法: S A = 1 - P 3 ( P 4 + 1 ) i s > 0 P 2 ( P 1 + 1 ) - 1 i s < 0 , S B = - 1 i s > 0 1 - P 7 ( P 8 + 1 ) i s < 0 ]]>B桥臂下内开关管故障情况,等效为对应控制脉冲P7=0,开关函数计算方法: S A = 1 - P 3 ( P 4 + 1 ) i s > 0 P 2 ( P 1 + 1 ) - 1 i s < 0 , S B = P 6 ( P 5 + 1 ) - 1 i s > 0 1 i s < 0 ]]>B桥臂下外开关管故障情况,等效为对应控制脉冲P8=0,开关状态函数计算方法: S A = 1 - P 3 ( P 4 + 1 ) i s > 0 P 2 ( P 1 + 1 ) - 1 i s < 0 , S B = P 6 ( P 5 + 1 ) - 1 i s > 0 1 - P 7 i s < 0 ]]>两个及以上开关管同时故障时,对应开关管控制脉冲同时为0;根据开关管的不同位置,具体作如下不同的处理:A桥臂上外...
【专利技术属性】
技术研发人员:葛兴来,蒲俊楷,熊成林,宋文胜,冯晓云,
申请(专利权)人:西南交通大学,
类型:发明
国别省市:四川;51
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