一种级联多电平逆变器开路故障识别定位方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种级联多电平逆变器开路故障识别定位方法和系统，属于电路故障诊断领域。包括：利用上一周期的电流采样信息，获取当前H桥的输出电流与输出电压相对位置关系，并根据系统波形调制方法和死区插入动作方式将一个周期划分为四个区间；在每个区间内设置一个采样点，依据输出电流与输出电压相对位置关系，确定每个区间内的采样点位置；结合输出电流与输出电压相对位置关系，将采样点位置所采集的H桥输出电压与正常工作时的H桥输出电压进行对比，判断故障开关管的位置。本发明专利技术通过不同电压电流相位关系选取不同采样位置的方法，将每个H桥输出电压采样率降低为一周期4次，弥补了高频基波输出时故障诊断的空白。

【技术实现步骤摘要】
一种级联多电平逆变器开路故障识别定位方法和系统
本专利技术属于电路故障诊断领域，更具体地，涉及一种级联多电平逆变器开路故障识别定位方法和系统。
技术介绍
级联H桥结构为多电平逆变器常用拓扑，其由两个或多个H桥逆变单元在电气结构上级联，具有模块化的特点。级联多电平逆变器常使用阶梯波调制法，每个级联H桥输出脉冲宽度相等或相近，调整不同H桥逆变模块的输出脉冲相位，使级联后叠加输出的阶梯波电压具有更高的电平数、更低的谐波含量。级联工作时的功率开关管相比两电平逆变器工作时更容易发生故障，但目前对级联H桥多电平逆变器的开路故障诊断方法较少，能够低成本并准确定位单个H桥逆变单元中故障开关位置的文献更为不足。现有成熟开路故障诊断方法根据故障诊断原理可以分为两类：解析模型法、信号处理法。其中解析模型法应用的前提是对逆变电路进行精确建模，因而容易受模型参数、外界干扰影响，鲁棒性差。信号处理法是目前应用较多的方法，包括电流法与电压法。电流法根据输出电流的谐波分析进行故障单元判断，一方面不能定位具体开关位置，另一方面输出电平数越多，每周期需要采样的点就越多、计算量越大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种级联多电平逆变器开路故障识别定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、利用上一个周期的电流采样信息，获取当前所述逆变器中H桥的输出电流与输出电压相对位置关系，并根据系统波形调制方法和死区插入动作方式将一个周期划分为四个开关区间；/nS2、在每个开关区间内设置一个采样点，依据所述输出电流与输出电压相对位置关系，确定每个开关区间内的采样点位置，在一个周期内共采样四次H桥输出电压；/nS3、结合所述输出电流与输出电压相对位置关系，将采样点位置所采集的H桥输出电压与正常工作时的H桥输出电压进行对比，判断H桥中故障开关管的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种级联多电平逆变器开路故障识别定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用上一个周期的电流采样信息，获取当前所述逆变器中H桥的输出电流与输出电压相对位置关系，并根据系统波形调制方法和死区插入动作方式将一个周期划分为四个开关区间；
S2、在每个开关区间内设置一个采样点，依据所述输出电流与输出电压相对位置关系，确定每个开关区间内的采样点位置，在一个周期内共采样四次H桥输出电压；
S3、结合所述输出电流与输出电压相对位置关系，将采样点位置所采集的H桥输出电压与正常工作时的H桥输出电压进行对比，判断H桥中故障开关管的位置。


2.如权利要求1所述的级联多电平逆变器开路故障识别定位方法，其特征在于，根据系统波形调制方法和死区插入动作方式将一个周期划分为四个开关区间具体包括：
除去死区时间，根据H桥中四个开关管的控制信号组合与此时对应的H桥输出电压，将开关区间划分为第一区间、第二区间、第三区间和第四区间，确定每个开关区间的起始位置。


3.如权利要求2所述的级联多电平逆变器开路故障识别定位方法，其特征在于，所述输出电流与输出电压相对位置关系包括所述输出电流波形中心对称点超前或滞后所述第三区间中点。


4.如权利要求3所述的级联多电平逆变器开路故障识别定位方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
当所述输出电流波形中心对称点超前于所述第三区间中点时，通过第一区间内的负极性母线电压故障输出直接定位H桥中右桥臂下管(T4)发生开路故障；对于第二区间内的零电压故障输出，此时等待下一个周期第一区间的到来，如果下一周期第一区间中有负极性母线电压故障输出，判断右桥臂下管(T4)发生开路故障；如果下一周期第一区间中无负极性母线电压故障输出，则反推确定左桥臂上管(T1)发生开路故障；
通过第三区间内的正极性母线电压故障输出直接定位右桥臂上管(T3)发生开路故障；对于第四区间内的零电压故障输出，此时等待下一个周期第三区间的到来，如果下一周期第三区间中有正极性母线电压故障输出，判断右桥臂上管(T3)发生开路故障；如果下一周期第三区间中无正极性母线电压故障输出，则反推确定左桥臂下管(T2)发生开路故障；
当所述输出电流波形中心对称点滞后于所述第三区间中点时，选取左桥臂上管(T1)、左桥臂下管(T2)作为直接定位逻辑，右桥臂下管(T4)、右桥臂上管(T3)为反推定位逻辑进行判断。


5.如权利要求1-4任一项所述的级联多电平逆变器开路故障识别定位方法，其特征在于，所述H桥输出电压为电压大小和/或电压极性；所述步骤S3中将采样点位置所采集的H桥输出电压与正常工作时的H桥输出电压进行对比包括：
将采样点位置所采集的H桥输出电压大小与正常工作时的H桥输出电压大小进行对比，和/或将采样点位置所采集的H桥输出电压极性与正常工作时的H桥输出电压极性进行对比。


6.一种级联多电平逆变器开路故障识别定位系统，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔武斌，刘恒阳，涂钧耀，熊桥坡，罗志清，龙根，汪宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，武汉船舶通信研究所中国船舶重工集团公司第七二二研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42