一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法，包括：构建单相的所述电流滞环控制的逆变器电路在发生开路故障时的故障模型；根据所述故障模型分析获取发生开路故障时的故障特征；获取所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障时的故障信号，将所述故障信号与非故障信号进行对比，得到对比结果；将所述对比结果与所述故障特征进行匹配，判断该相所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点。该方法能够在故障发生后的一个周期内快速定位故障点，且对于环宽变化的适应性强，不受负载变化的影响。

An open loop fault diagnosis method and device for inverter based on hysteresis current control

The present invention discloses an open circuit fault diagnosis method of the current hysteresis control of the inverter, including building a fault model of a single phase current hysteresis loop control in the open circuit fault, obtaining the fault characteristics of the open circuit fault according to the analysis of the fault model and obtaining the current hysteresis control. The fault signal of the inverter circuit is compared with the non fault signal, and the comparison result is obtained. The comparison result is matched with the fault feature to judge the fault point of the inverter circuit which is controlled by the hysteresis loop of the phase. This method can locate fault points quickly in one cycle after failure, and is adaptable to the variation of loop width and is not affected by load changes.

【技术实现步骤摘要】
一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法和装置
本专利技术涉及电力电子器件故障诊断
，特别是指一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法和装置。
技术介绍
逆变器是工业生产中的重要部件，结合滞环控制后的逆变器因其实现简单，电流响应快速，无需负荷参数等特点而在工业中得到了广泛的应用。研究表明，在电机变频调速系统中，逆变器的故障在所有故障中占据了主要成分，而逆变器故障通常是由于功率管的故障引起的。功率管短路故障通过在桥臂中串联快速熔断器可以转化为开路故障。所以，大多数功率管故障通常以开路故障的形式出现。如果某个功率管发生故障，其他功率管也会接连受到影响，从而有可能导致整个变流系统瘫痪，在某些情况下甚至还会给人身安全带来威胁。因此，研究一种实时快速高效的开路故障诊断方法是很有必要的。由于电流滞环控制中输出电压并不具有规律性，难以观察记录，传统的基于电压的故障诊断模式在该情况中并不具有适用性，且大量的计算和复杂的诊断过程对设备的数据存储空间与处理器的性能也提出了更高的要求，同时由于环节过多在计算和处理的过程中出错的概率也会相对增加，这是人们所不希望看到的。此外，特殊的运行环境或不可改动的系统结构也限制了额外传感器的安装。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法和装置，能够实现对电流滞环控制的逆变器电路开路故障的快速高效的诊断。基于上述目的本专利技术提供的一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法，包括：构建单相的所述电流滞环控制的逆变器电路在发生开路故障时的故障模型；根据所述故障模型分析获取发生开路故障时的故障特征；获取所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障时的故障信号，将所述故障信号与非故障信号进行对比，得到对比结果；将所述对比结果与所述故障特征进行匹配，判断该相所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点。进一步，所述故障模型包括上管故障模型以及下管故障模型；所述上管故障模型包括所述下管故障模型包括其中，i0为输出电流，i*为指令电流，为负载惯性时间常数，Io+为在上管故障时电路切换状态前一瞬间的输出电流的瞬时值，Io-为在下管故障时电路切换状态前一瞬间的输出电流的瞬时值，U0为电路切换状态前一瞬间的输出电压的瞬时值，为指令电流i*的正向最大值，为指令电流i*的负向最大值。进一步，所述上管故障模型包括第一上管故障模型以及第二上管故障模型；所述第一上管故障模型包括：所述第二上管故障模型包括：进一步，所述下管故障模型包括第一下管故障模型以及第二下管故障模型；所述第一下管故障模型包括：所述第二下管故障模型包括：进一步，所述根据所述故障模型分析获取发生开路故障时的故障特征，包括：根据所述第一上管故障模型分析获取第一上管故障特征，根据所述第二上管故障模型分析获取第二上管故障特征，根据所述第一上管故障特征以及所述第二上管故障特征获得上管故障特征，所述上管故障特征包括：从故障发生的下一周期，在所述指令电流i*为正的每一个区间内，所述输出电流i0为0；根据所述第一下管故障模型分析获取第一下管故障特征，根据所述第二下管故障模型分析获取第二下管故障特征，根据所述第一下管故障特征以及所述第二下管故障特征获得下管故障特征，所述下管故障特征包括：从故障发生的下一周期，在所述指令电流i*为负的每一个区间内，所述输出电流i0为0。进一步，所述将所述故障信号与非故障信号进行对比，包括：将所述故障信号中故障发生的下一周期信号与非故障信号进行对比。进一步，当所述输出电流i0发生畸变时，在所述输出电流i0的畸变处依次设置多个检测点，并判断多个所述检测点处的输出电流i0是否满足预设的第一阈值，若满足，则判断所述电流滞环控制的逆变器电路在该畸变处发生故障并获得所述故障信号；在所述故障信号中故障发生的下一周期信号设置第二阈值，若所述故障信号中的所述输出电流i0满足所述第二阈值，则将所述故障信号与非故障信号进行对比，得到对比结果。进一步，若所述对比结果与所述上管故障特征匹配，则该相所述的电流滞环控制的逆变器电路发生上管开路故障；若所述对比结果与所述下管故障特征匹配，则该相所述的电流滞环控制的逆变器电路发生下管开路故障。进一步，针对所述电流滞环控制的逆变器电路的每一相，采用如上述任意一项所述的电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法判断所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点。本专利技术还提供了一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断装置，包括：构建模块，用于构建单相的所述电流滞环控制的逆变器电路在发生开路故障时的故障模型；分析模块，用于根据所述故障模型分析获取发生开路故障时的故障特征；对比模块，用于获取所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障时的故障信号，将所述故障信号与非故障信号进行对比，得到对比结果；判断模块，用于将所述对比结果与所述故障特征进行匹配，判断该相所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法与装置，通过构建单相的所述电流滞环控制的逆变器电路在发生开路故障时的故障模型并据此分析出故障特征，将获取的将所述故障信号与非故障信号进行对比，再将对比结果与故障特征进行匹配从而确定发生故障的特征点；针对所述电流滞环控制的逆变器的各相采用相同的诊断方法和诊断装置分别进行诊断，从而可以准确定位整个电流滞环控制的逆变器电路的故障点；该方法能够在故障发生后的一个周期内快速定位故障点位置，定位速度快，且定位方法简便易于实现；该方法对于环宽变化的适应性强，且不受负载变化的影响。附图说明图1为本专利技术实施例三相电流滞环控制逆变电路的工作原理图；图2为本专利技术实施例三相电流滞环控制逆变电路的输出波形图；图3为本专利技术实施例所述电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法的流程图；图4为本专利技术实施例电流滞环控制逆变电路中的单相电路的简化图；图5为本专利技术实施例电流滞环控制逆变电路中的单相电路在续流管导通时的等效电路图；图6为本专利技术实施例电流滞环控制电路电流走向示意图；图7为本专利技术实施例第一上管故障模型等效电路图；图8为本专利技术实施例第一上管故障的故障情况输出电流波形图；图9为本专利技术实施例第二上管故障模型等效电路图；图10为本专利技术实施例第二上管故障的故障情况输出电流波形图；图11为本专利技术实施例第一下管故障模型等效电路图；图12为本专利技术实施例第一下管故障的故障情况输出电流波形图；图13为本专利技术实施例第二下管故障模型等效电路图示意图；图14为本专利技术实施例第二下管故障的故障情况输出电流波形图；图15为本专利技术实施例三相桥式逆变电路模型示意图；图16为本专利技术实施例三相桥式逆变电路模型电流波形及故障特征提取图；图17为本专利技术另一实施例基于电流滞环控制的变流器故障实验原理图；图18为本专利技术另一实施例开路故障实验输出电流波形及故障诊断图；图19为本专利技术实施例环宽变化情况下开路故障实验电流波形及故障诊断图；图20为本专利技术实施例负载变化情况下开路故障实验电流波形及故障诊断图；图21为本专利技术实施例一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断装置结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，包括：构建单相的所述电流滞环控制的逆变器电路在发生开路故障时的故障模型；根据所述故障模型分析获取发生开路故障时的故障特征；获取所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障时的故障信号，将所述故障信号与非故障信号进行对比，得到对比结果；将所述对比结果与所述故障特征进行匹配，判断该相所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点。

【技术特征摘要】
1.一种电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，包括：构建单相的所述电流滞环控制的逆变器电路在发生开路故障时的故障模型；根据所述故障模型分析获取发生开路故障时的故障特征；获取所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障时的故障信号，将所述故障信号与非故障信号进行对比，得到对比结果；将所述对比结果与所述故障特征进行匹配，判断该相所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点。2.根据权利要求1所述的电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述故障模型包括上管故障模型以及下管故障模型；所述上管故障模型包括所述下管故障模型包括其中，i0为输出电流，i*为指令电流，为负载惯性时间常数，Io+为在上管故障时电路切换状态前一瞬间的输出电流的瞬时值，Io-为在下管故障时电路切换状态前一瞬间的输出电流的瞬时值，U0为电路切换状态前一瞬间的输出电压的瞬时值，为指令电流i*的正向最大值，为指令电流i*的负向最大值。3.根据权利要求2所述的电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述上管故障模型包括第一上管故障模型以及第二上管故障模型；所述第一上管故障模型包括：所述第二上管故障模型包括：4.根据权利要求3所述的电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述下管故障模型包括第一下管故障模型以及第二下管故障模型；所述第一下管故障模型包括：所述第二下管故障模型包括：5.根据权利要求4所述的电流滞环控制的逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述根据所述故障模型分析获取发生开路故障时的故障特征，包括：根据所述第一上管故障模型分析获取第一上管故障特征，根据所述第二上管故障模型分析获取第二上管故障特征，根据所述第一上管故障特征以及所述第二上管故障特征获得上管故障特征，所述上管故障特征包括：从故障发生的下一周期，在所述指令电流i*为正的每一个区间内，所述输出电流i0为0；根据所述第一下管故障模型分析获取第一下管故障特征，根据所述第二下管故障模型分析获取第二下管故障特征，根据所述第一下管故障特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯迪，成庶，向超群，伍珣，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43