基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法，建立无开路故障情况下电压空间矢量数学表达式；建立单管和双管开路故障情况下畸变电压空间矢量数学表达式；根据正常情况下产生的电压空间矢量和畸变电压空间矢量的线性特征，确定无开路故障、单管开路故障、双管开路故障时产生的所有可能的电压空间矢量，编号后得到不同情况下对应的电压空间矢量编号；采集系统一个基波周期内三相电压进行Clark变换，得到系统一个基波周期内所产生的电压空间矢量，编号后对比不同情况下的电压空间矢量编号，进行故障开关管的诊断定位。本发明专利技术提高了诊断定位的准确性，以及系统的可靠性和鲁棒性。

Open circuit fault diagnosis method of three-phase rectifier based on voltage space vector

【技术实现步骤摘要】
基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法
本专利技术涉及一种基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法，属于整流器开路故障诊断技术。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，三相PWM整流器具有正弦化的输入电流、能量双向流动、可调的直流电压等特点，在海上风力发电、新能源电动汽车等中、大功率场合领域得到广泛应用。在风力发电系统可靠性研究中，相关调查表明，功率整流器由于需要在恶劣环境下长时间持续工作，以及其门极信号的不可靠性，导致其成为最容易发生故障的器件。功率整流器故障分为门极信号缺失故障、短路故障以及开路故障。门极信号缺失故障一般是间歇性的，可能对导致短暂的短路故障或者开路故障；短路故障会产生电流突增现象，一般会在电路中串联快速熔丝，使短路故障变为开路故障，以减小对系统的损坏；开路故障虽然不会导致系统瞬时损坏，但会引起三相电流畸变、直流侧电压脉动等问题。由此，无论功率整流器发生哪一种故障，最后都会转换为开路故障，这就要求系统能够快速准确地检测出开路故障并对故障开关管进行定位。目前功率整流器开路故障诊断方法可以分为：基于电流量的诊断方法和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、建立无开路故障情况下电压空间矢量数学表达式；/n步骤2、建立单管和双管开路故障情况下畸变电压空间矢量数学表达式；/n步骤3、根据正常情况下产生的电压空间矢量和畸变电压空间矢量的线性特征，确定无开路故障、单管开路故障、双管开路故障时产生的所有可能的电压空间矢量；/n步骤4、对无开路故障、单管开路故障、双管开路故障时产生的所有可能的电压空间矢量进行编号，得到不同情况下对应的电压空间矢量编号；/n步骤5、采集系统一个基波周期内三相电压值；/n步骤6、对步骤5所采集的三相电压进行Clark变换，得到系统一个基波...

【技术特征摘要】
1.一种基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、建立无开路故障情况下电压空间矢量数学表达式；
步骤2、建立单管和双管开路故障情况下畸变电压空间矢量数学表达式；
步骤3、根据正常情况下产生的电压空间矢量和畸变电压空间矢量的线性特征，确定无开路故障、单管开路故障、双管开路故障时产生的所有可能的电压空间矢量；
步骤4、对无开路故障、单管开路故障、双管开路故障时产生的所有可能的电压空间矢量进行编号，得到不同情况下对应的电压空间矢量编号；
步骤5、采集系统一个基波周期内三相电压值；
步骤6、对步骤5所采集的三相电压进行Clark变换，得到系统一个基波周期内所产生的电压空间矢量；
步骤7、按照步骤4的编号规则，得到步骤6中电压空间矢量对应的编号；
步骤8、比较步骤7中得到的编号和步骤4中不同情况下的电压空间矢量编号，对开路故障进行判断并对故障开关管进行定位。


2.根据权利要求1所述的基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法，其特征在于，步骤1中，建立的无开路故障情况下电压空间矢量数学表达式如表1所示：
表1无开路故障电压空间矢量表



其中S(abc)为abc三相变流器开关函数，’1’表示该相上桥臂开关管导通，’0’表示该相下峭壁开关管导通，usa，usb，usc为三相变流器三相相电压，Vk为abc三相电压经过Clark变换后得到的电压空间矢量，Udc为直流电压，ejθ＝cosθ+jsinθ，例如，当开关函数S(abc)＝(100)T，即a相上桥臂开关管导通，b相下桥臂开关管导通，c相下桥臂开关管导通，此时采集的三相电压usa，usb，usc分别为2Udc/3，-Udc/3，-Udc/3，经过Clark变换后得到的电压空间矢量为


3.根据权利要求1所述的基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法，其特征在于，步骤2中，建立的单管开路故障情况下产生的畸变电压空间矢量数学表达式如表2所示：
表2单管故障时电压空间畸变矢量表



其中in(n＝a，b，c)为三相电流，S1-S6为六个开关管编号，Udc为直流电压，j为虚数单位，根据故障开关管位置和相电流可以确定故障时产生的畸变矢量，例如，当S1开关管发生开路故障且ia>0时，会产生一个(0+j0)Udc的畸变矢量；当S1开关管发生开路故障且ia＝0时，会产生一个的畸变矢量；当S1开关管发生开路故障且ia<0时，会产生一个的畸变矢量；
令对表2中电压空间畸变矢量提取公因式，得到：






分析可得，当单管发生开路故障时，对应的畸变电压空间矢量为线性变换，故当两个开关管同时发生开路故障时，对应的畸变电压空间矢量可以看作是两次单管故障对应的畸变电压空间矢量的线性叠加。


4.根据权利要求1所述的基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法，其特征在于，步骤3中，无开路故障时产生的所有可能的电压空间矢量为正常情况下产生的电压空间矢量，单管开路故障、双管开路故障时产生的所有可能的电压空间矢量由正常情况下产生的电压空间矢量和畸变电压空间矢量的矢量和确定。


5.根据权利要求1所述的基于电压空间矢量的三相整流器开路故障诊断方法，其特征在于，步骤4中，编号规则如下：
坐标原点编号为0，无开路故障时电压空间矢量V1-V...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱颖宁，孙超，秦伟，冯延晖，黄凯，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32