一种电流滞环控制的逆变器开路故障容错控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电流滞环控制的逆变器开路故障容错控制方法，包括：构建三相的电流滞环控制的逆变器电路中每一相在发生开路故障时的故障模型；根据故障模型分析获取每一相发生开路故障时的故障特征；获取电流滞环控制的逆变器电路的每一相发生故障时的故障信号，将故障信号与非故障信号进行对比，得到每一相的对比结果；将每一相的对比结果与对应相的故障特征进行匹配，判断电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点；将故障点所在相的输出侧与负载之间投入容错控制结构，使电流滞环控制的逆变器电路恢复正常。本发明专利技术还涉及一种应用于上述的电流滞环控制的逆变器开路故障容错控制方法的装置。

An open loop fault tolerant control method and device for inverter with hysteresis current control

The invention relates to an open-circuit fault-tolerant control method for inverter with current hysteresis control, which comprises: constructing a fault model of each phase in the three-phase current hysteresis control inverter circuit when open-circuit faults occur; analyzing the fault model to obtain the fault characteristics of each phase when open-circuit faults occur; and obtaining current hysteresis control. The fault signal of each phase of the inverter circuit is compared with that of the non-fault signal, and the comparison result of each phase is obtained. A fault-tolerant control structure is put between the output side of the phase and the load, which makes the inverter circuit with current hysteresis control return to normal. The invention also relates to an open-circuit fault-tolerant control method for an inverter applied to the current hysteresis control.

【技术实现步骤摘要】
一种电流滞环控制的逆变器开路故障容错控制方法和装置
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容错控制方法和装置。
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容错控制方法和装置是很有必要的。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，传统的基于电压信号进行的容错控制在该情况中并不具有适用性。且传统的容错控制方法存在对硬件的消耗成本过大，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具有很高的要求，环节过多导致的在计算和处理的过程中出错的概率较高等问题。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容错控制方法和装置，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容错控制，使电路恢复正常。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容错控制方法，包括：构建三相的所述电流滞环控制的逆变器电路中每一相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每一相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的每一相发生故障时的故障信号，将每一相发生故障时的所述故障信号与非故障信号进行对比，得到每一相的对比结果；将所述每一相的对比结果与对应相的所述故障特征进行匹配，判断所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点；将故障点所在相的输出侧与负载之间接入容错控制结构，使所述电流滞环控制的逆变器电路恢复正常。在其中一个实施例中，所述故障模型包括上管故障模型以及下管故障模型；所述根据所述故障模型分析获取每一相发生开路故障时的故障特征，包括：根据所述上管故障模型分析获取上管故障特征，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；根据所述下管故障模型分析获取下管故障特征，所述下管故障特征包括：从故障发生的下一周期，在指令电流i*为负的每一个区间内，所述输出电流i0为0。在其中一个实施例中，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，L为负载侧的等效电感，R为负载侧的等效电阻，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。在其中一个实施例中，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：在其中一个实施例中，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：在其中一个实施例中，所述根据所述故障模型分析获取每一相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；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。在其中一个实施例中，当三相中的任一相的所述输出电流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。在其中一个实施例中，若所述对比结果与所述上管故障特征匹配，则所述三相中的任一相的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，则所述三相中的任一相的所述的电流滞环控制的逆变器电路发生下管开路故障。在其中一个实施例中，所述容错控制结构通过继电器切换至所述故障点所在相的输出侧与负载之间，包括设置在逆变器的每一相的输出侧与负载之间的无极电容，由继电器控制是否接入逆变器中：当逆变器的电路正常工作时，无极电容所在的线路处于切断状态；当逆变器发生开路故障后，继电器将无极电容所在的线接入对应的相中，经过充放电，从而使电流恢复正常；所述无极电容所在的两端电压为所述无极电容具有的能量为放电阶段所需能量为所选无极电容的容量满足式(14)(15)：其中，Us为充电过程等效电路中的直流电压源，tc为单次充放电时间，τ2＝RC为RC负载时间常数，td为单次充放电时间，Z为放电电路等效阻抗。本专利技术还提供了一种应用于上述的电流滞环控制的逆变器开路故障容错控制方法的装置，包括：构建模块，用于构建三相的所述电流滞环控制的逆变器电路中每一相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每一相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的每一相发生故障时的故障信号，将每一相发生故障时的所述故障信号与非故障信号进行对比，得到每一相的对比结果；判断模块，用于将所述每一相的对比结果与对应相的所述故障特征进行匹配，判断所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点；容错控制模块，用于将故障点所在相的输出侧与负载之间接入容错控制结构，使所述电流滞环控制的逆变器电路恢复正常，所述容错控制结构包括无极电容，所述无极电容所在的两端电压为所述无极电容具有的能量为放电阶段所需能量为所选无极电容的容量满足式(14)(15)：其中，Us为充电过程等效电路中的直流电压源，tc为单次充放电时间，τ2＝RC，RC为负载时间常数，td为单次充放电时间，Z为放电电路等效阻抗。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容错控制方法与装置，通过构建三相中每一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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流滞环控制的逆变器开路故障容错控制方法，其特征在于，包括：构建三相的所述电流滞环控制的逆变器电路中每一相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每一相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的每一相发生故障时的故障信号，将每一相发生故障时的所述故障信号与非故障信号进行对比，得到每一相的对比结果；将所述每一相的对比结果与对应相的所述故障特征进行匹配，判断所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点；将故障点所在相的输出侧与负载之间接入容错控制结构，使所述电流滞环控制的逆变器电路恢复正常。

【技术特征摘要】
1.一种电流滞环控制的逆变器开路故障容错控制方法，其特征在于，包括：构建三相的所述电流滞环控制的逆变器电路中每一相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每一相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的每一相发生故障时的故障信号，将每一相发生故障时的所述故障信号与非故障信号进行对比，得到每一相的对比结果；将所述每一相的对比结果与对应相的所述故障特征进行匹配，判断所述电流滞环控制的逆变器电路发生故障的故障点；将故障点所在相的输出侧与负载之间接入容错控制结构，使所述电流滞环控制的逆变器电路恢复正常。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容错控制方法，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；所述根据所述故障模型分析获取每一相发生开路故障时的故障特征，包括：根据所述上管故障模型分析获取上管故障特征，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；根据所述下管故障模型分析获取下管故障特征，所述下管故障特征包括：从故障发生的下一周期，在指令电流i*为负的每一个区间内，所述输出电流i0为0。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容错控制方法，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，L为负载侧的等效电感，R为负载侧的等效电阻，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。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容错控制方法，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：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容错控制方法，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：6.根据权利要求5所述的电流滞环控制的逆变器开路故障容错控制方法，其特征在于，所述根据所述故障模型分析获取每一相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...

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