本发明专利技术公开了一种基于瞬时电流畸变的多功率因数下IGBT开路故障诊断方法及系统，属于电力电子设备故障诊断技术领域。不同功率因数下T型三电平逆变器的开路故障可能引起相似的电流畸变特征，从而难以准确故障定位。本发明专利技术提出了一种并网下的T型三电平逆变器开路故障诊断方法，能够分层诊断开路故障；根据不同功率因数下电流畸变的相似性分析，可将某相中的四个开关管分成两组；通过故障下电流零域所出现的半周期来实现组级故障诊断；随后，通过特定开关信号注入实现设备级故障诊断。本发明专利技术能够在不增加额外硬件电路的情况下，实现T型三电平逆变器的开路故障诊断，具有实用性强、实现简单的优点。现简单的优点。现简单的优点。
【技术实现步骤摘要】
基于瞬时电流畸变的多功率因数下T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法及系统
[0001]本专利技术属于电力电子设备故障诊断
，更具体地，涉及一种瞬时电流畸变的多功率因数下T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法及系统。
技术介绍
[0002]多电平逆变器已广泛运用于光伏并网、不间断供电和电动汽车等对效率和电能质量有高要求的场合。同时，多电平拓扑结构增加了设备故障的风险，考虑到结构的复杂性、输出电能质量和经济性，中性点箝位(Neutral
‑
Point
‑
Clamped，NPC)三电平逆变器和T型三电平(T23L)逆变器由于其低dv/dt和低谐波失真而成为两种流行的拓扑。与NPC三电平拓扑相比，T型三电平拓扑在每个电桥中节省了两个二极管。此外，与两个外管(S
X1
和S
X2
)相比，两个内管(S
X3
和S
X4
)的额定电压更低，从而降低了开关损耗。此外，T型拓扑在容错控制方面比NPC三级拓扑具有竞争优势。
[0003]功率开关(如IGBT和SiC)是逆变器的关键和易受攻击的器件。开关故障包括短路(SC)故障和断路(OC)故障，前者可通过硬件内置的检测和保护方法(如去饱和检测电路)转换为后者。然而，OC故障往往被硬件保护装置忽略，使系统偏离正常工作状态，不会导致系统立即停止。它们通常表现为剩余半导体器件的畸变电流、电压和异常电压应力。因此，检测和定位OC故障的需求变得更加迫切。
[0004]目前，针对T23L逆变器开路故障诊断尚存在不足，现有的开路故障诊断不能适用于多功率因数工况下。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种基于瞬时电流畸变的多功率因数下T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法及系统，能够诊断不同功率因数下的开路故障，计算和逻辑判断简单。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于瞬时电流畸变的多功率因数下T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法，包括：
[0007]实时采集T型三电平逆变器的目标参数，其中，目标参数包括输出电流i
X
、d轴的并网电流指令i
d_ref
、q轴的并网电流指令i
q_ref
、电网电压e
X
和开关周期T
s
，X代表故障相；
[0008]根据目标参数计算理论的过零点，得到正负半周期区域，判断零域出现的正负半周期，实现组级开路故障诊断，并输出组级故障诊断信号；
[0009]根据组级故障诊断信号，向SVPWM或者SPWM调制模块注入特定开关信号；
[0010]根据特定开关信号下的电流值i
X
，判断电流是否处于零域状态，实现设备级开路故障诊断，输出设备级故障诊断信号。
[0011]在一些可选的实施方案中，在功率因数pf大于或等于0时，理论的过零点t
p2z
和t
n2z
由得到；
[0012]在功率因数pf小于0时，理论的过零点t
p2z
和t
n2z
由得到；
[0013]其中，t
p2z
代表电流从正电流到零电流的时刻，t
n2z
代表电流从负电流到零电流的时刻，T
s
代表开关周期，t
pf
代表不同功率因数下的超前或滞后时间。
[0014]在一些可选的实施方案中，由得到不同功率因数下的超前或滞后时间t
pf
，其中，θ代表功率因数角，f
s
代表开关频率。
[0015]在一些可选的实施方案中，由得到功率因数角θ，其中，i
d_ref
和i
q_ref
分别为d轴和q轴的并网电流指令。
[0016]在一些可选的实施方案中，组级开路故障诊断的规则为：
[0017][0018]其中，F
X1/4
和F
X2/3
代表组级故障诊断信号，t
n2z
和t
p2z
代表理论过零点，D
th
代表第一预设时间阈值，zs
n2z
代表从负电流到零电流的零域标志，zs
p2z
代表从正电流到零电流的零域标志，pf为功率因数，pf大于0代表电流超前电压，pf小于零代表电流滞后电压。
[0019]在一些可选的实施方案中，根据组级故障诊断信号，向SVPWM或者SPWM调制模块注入特定开关信号，包括：
[0020]当F
X1/4
为1时，特定开关信号[S
A1
,S
A3
,S
A2
,S
A4
]为[1,0,0,0]；当F
X2/3
为1时，特定开关信号[S
A1
,S
A3
,S
A2
,S
A4
]为[0,0,1,0]。
[0021]在一些可选的实施方案中，设备级开路故障诊断的规则为：
[0022][0023]其中，I
th2
为预设电流阈值，N为电流处于零域的持续时间，N
th
为第二预设时间阈值，F
XY
(Y＝1,2,3,4)代表设备级故障诊断信号。
[0024]按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于瞬时电流畸变的多功率因数下T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断系统，包括：
[0025]参数获取模块，用于实时采集T型三电平逆变器的目标参数，其中，目标参数包括输出电流i
X
、d轴的并网电流指令i
d_ref
、q轴的并网电流指令i
q_ref
、电网电压e
X
和开关周期T
s
，X代表故障相；
[0026]组级故障诊断模块，用于根据目标参数计算理论的过零点，得到正负半周期区域，判断零域出现的正负半周期，实现组级开路故障诊断，并输出组级故障诊断信号；
[0027]特定开关注入模块，用于根据组级故障诊断信号，向SVPWM或者SPWM调制模块注入特定开关信号；
[0028]设备级故障诊断模块，用于根据特定开关信号下的电流值i
X
，判断电流是否处于零域状态，实现设备级开路故障诊断，输出设备级故障诊断信号。
[0029]按照本专利技术的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
[0030]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0031](1)本专利技术实现了一种基于瞬时电流畸变的多功率因数下的IGBT开路故障诊断方法，能够检测不同功本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于瞬时电流畸变的多功率因数下T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法，其特征在于，包括：实时采集T型三电平逆变器的目标参数，其中，目标参数包括输出电流i
X
、d轴的并网电流指令i
d_ref
、q轴的并网电流指令i
q_ref
、电网电压e
X
和开关周期T
s
，X代表故障相；根据目标参数计算理论的过零点，得到正负半周期区域，判断零域出现的正负半周期，实现组级开路故障诊断，并输出组级故障诊断信号；根据组级故障诊断信号，向SVPWM或者SPWM调制模块注入特定开关信号；根据特定开关信号下的电流值i
X
，判断电流是否处于零域状态，实现设备级开路故障诊断，输出设备级故障诊断信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在功率因数pf大于或等于0时，理论的过零点t
p2z
和t
n2z
由得到；在功率因数pf小于0时，理论的过零点t
p2z
和t
n2z
由得到；其中，t
p2z
代表电流从正电流到零电流的时刻，t
n2z
代表电流从负电流到零电流的时刻，T
s
代表开关周期，t
pf
代表不同功率因数下的超前或滞后时间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由得到不同功率因数下的超前或滞后时间t
pf
，其中，θ代表功率因数角，f
s
代表开关频率。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，由得到功率因数角θ，其中，i
d_ref
和i
q_ref
分别为d轴和q轴的并网电流指令。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，组级开路故障诊断的规则为：其中，F
X1/4
和F
X2/3
代表组级故障诊断信号，t
n2z
和t
p2z
代表理论过零点，D
th
代表第一预设时间阈值，zs
n2z
代表从负...
【专利技术属性】
技术研发人员：何怡刚，张威威，王枭，刘晓宇，何鎏璐，陈铭芸，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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