一种直流母线单电流传感器逆变器故障检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种直流母线单电流传感器逆变器故障检测装置和方法，检测方法包括以下步骤：（1）基于MSVPWM策略的单电流传感器相电流重构；（2）利用所述单电流传感器相电流重构的电流信息进行逆变器开路故障检测：（a）计算故障诊断参数ep以及诊断变量Ep和Zp；（b）判断ep是否不小于δ0，若是，则根据Ep和Zp查询故障诊断表，确定故障位置。本发明专利技术能够实现在整个空间电压矢量平面精确的相电流重构，并能够利用重构得到的相电流值计算诊断变量，通过查询故障诊断表确定了逆变器功率管开路故障的具体位置，准确度高。准确度高。

【技术实现步骤摘要】
一种直流母线单电流传感器逆变器故障检测装置和方法


[0001]本专利技术涉及逆变器故障检测
，具体涉及一种直流母线单电流传感器逆变器故障检测装置和方法。

技术介绍

[0002]空间矢量脉宽调制(Space vector pulse width modulation，SVPWM)技术利用不同电压矢量组合产生的PWM脉冲驱动三相电压源逆变器，从而实现对交流电动机的空间矢量控制。在不同开关状态下，电流流经不同的功率器件，因而直流母线上蕴含着逆变器输出端三相电流信息。通过在直流母线上安装单电流传感器，根据一个周期内PWM脉冲中电压矢量对应的电流信息进行采样，可以实现相电流重构，将此技术称为直流母线单电流传感器相电流重构技术。
[0003]重构三相电流以实现交流电驱动系统的矢量控制，但是如何实现在整个空间电压矢量平面精确的相电流重构是亟待解决的问题，最后，如何利用重构得到的电流信息进行故障检测，如何确定逆变器功率管开路故障具体位置也是需要解决的重要问题之一。

技术实现思路

[0004]为了解决以上问题，本专利技术提供一种直流母线单电流传感器逆变器故障检测装置和方法，通过基于MSVPWM策略的单电流传感器相电流重构，并利用所述单电流传感器相电流重构的电流信息进行逆变器开路故障检测，从而实现逆变器功率器件开路故障的检测与定位。减少了电驱动系统中电流传感器的数量，从而降低了系统的成本和体积，同时避免了多传感器参数的不一致性，提升了系统的控制性能。
[0005]一种直流母线单电流传感器逆变器故障检测方法，该方法包括以下步骤：
[0006]步骤1：基于MSVPWM策略的单电流传感器相电流重构；
[0007]步骤2：利用所述单电流传感器相电流重构的电流信息进行逆变器开路故障检测：(a)计算故障诊断参数e
p
以及诊断变量E
p
和Z
p
；(b)判断e
p
是否不小于δ0，若是，则根据E
p
和Z
p
查询故障诊断表，确定故障位置；其中，
[0008]e
p
＝λ
‑
<|i
pN
|>；|>；
[0009]Is为定义Clark变换中的电流矢量，I
m
为三相绕组电流的幅值，ω为电机的电频率，为初始相位，i
p
(p＝a，b，c)为相电流，i
pN
(p＝a，b，c)为归一化后的相电流；
[0010][0011]以上，PS为单功率管开路故障，PL为双功率管开路故障，N为无故障，L为上桥臂功率管故障，H为下桥臂功率管故障。
[0012]进一步的，所述步骤1包括以下步骤：
[0013]步骤1.1：确定MSVPWM下的电流不可观测区域；
[0014]步骤1.2：若参考电压矢量V
ref
在不可观测区域内，插入互补矢量代替零矢量；若否，执行MSVPWM策略；
[0015]步骤1.3：根据不同的扇区位置选择不同的PWM发波方式，发出PWM波驱动逆变器；
[0016]步骤1.4：在所述PWM波对应电流观测窗口进行采样，并重构三相电流。
[0017]进一步的，所述步骤1.1所述的不可观测区域为：参考电压矢量V
ref
位于扇区边界和低调制区域，此时存在有效电压矢量作用时间过短而不满足电流采样所需时间，完成采样所需最短时间称为最小电流观测窗口时长T
min
，T
min
＝t
dead
+t
on
+t
rise
+t
sr
+t
A/D
；其中，t
dead
为死区时间，t
rise
为电流突变时上升时间，t
sr
为电流稳定前的震荡时间，t
A/D
是A/D转化时间。
[0018]进一步的，所述步骤1.2中的MSVPWM策略为：若V
ref
位于可观测区域，作用时间为T1和T2的两个相邻电压矢量V1和V2用于合成V
ref
，剩余时间T0用零电压失量补充，且，
[0019]T0＝T
000
+T
111
＝T
s
‑
T1‑
T2[0020]若V
ref
位于不可观测区域，V0和V7将被互补有效电压矢量V3和V6代替，将T0平均分配到两个互补矢量，即T0/2＝T3＝T6，则零电压矢量可用下式表示：
[0021][0022]式中V3和V6为两个互补电压矢量；根据伏秒平衡原则，不可观测区域中参考电压矢量V
ref
满足，
[0023]V
ref
(cosθ+jsinθ)T
s
＝V1T1+V2T2+V3T3+V6T6[0024]式中，θ为V
ref
的旋转角度；V
ref
为参考电压矢量的模值；T
s
为PWM载波周期；T
k
为电压空间矢量V
k
(k＝1，2，3，6)作用时间；ESM
‑
PWM各空间矢量的作用时间表达式为，
[0025][0026]式中，M为调制度，M∈[0,0.906]；当θ位于第Ⅱ到
Ⅵ
扇区时，需减去当前数值π/3的整数倍，即θ
‑
(N
‑
1)π/3，N是扇区序号。
[0037]若V
ref
位于不可观测区域，V0和V7将被互补有效电压矢量V3和V6代替，将T0平均分配到两个互补矢量，即T0/2＝T3＝T6，则零电压矢量可用下式表示：
[0038][0039]式中V3和V6为两个互补电压矢量；根据伏秒平衡原则，不可观测区域中参考电压矢量V
ref
满足，
[0040]V
ref
(cosθ+jsinθ)T
s
＝V1T1+V2T2+V3T3+V6T6[0041]式中，θ为V
ref
的旋转角度；V
ref
为参考电压矢量的模值；T
s
为PWM载波周期；T
k
为电压空间矢量V
k
(k＝1，2，3，6)作用时间；ESM
‑
PWM各空间矢量的作用时间表达式为，
[0042][0043]式中，M为调制度，M∈[0,0.906]；当θ位于第Ⅱ到
Ⅵ
扇区时，需减去当前数值π/3的整数倍，即θ
‑
(N
‑
1)π/3，N是扇区序号。
[0044]本专利技术具有如下的技术效果：
[0045]1、本专利技术的单电流重构技术减少了电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流母线单电流传感器逆变器故障检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：基于MSVPWM策略的单电流传感器相电流重构；步骤2：利用所述单电流传感器相电流重构的电流信息进行逆变器开路故障检测：(a)计算故障诊断参数e
p
以及诊断变量E
p
和Z
p
；(b)判断e
p
是否不小于δ0，若是，则根据E
p
和Z
p
查询故障诊断表，确定故障位置；其中，e
p
＝λ
‑
<|i
pN
|>；|>；Is为定义Clark变换中的电流矢量，I
m
为三相绕组电流的幅值，ω为电机的电频率，为初始相位，i
p
(p＝a，b，c)为相电流，i
pN
(p＝a，b，c)为归一化后的相电流；以上，PS为单功率管开路故障，PL为双功率管开路故障，N为无故障，L为上桥臂功率管故障，H为下桥臂功率管故障。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：步骤1.1：确定MSVPWM下的电流不可观测区域；步骤1.2：若参考电压矢量V
ref
在不可观测区域内，插入互补矢量代替零矢量；若否，执行MSVPWM策略；步骤1.3：根据不同的扇区位置选择不同的PWM发波方式，发出PWM波驱动逆变器；步骤1.4：在所述PWM波对应电流观测窗口进行采样，并重构三相电流。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1.1所述的不可观测区域为：参考电压矢量V
ref
位于扇区边界和低调制区域，此时存在有效电压矢量作用时间过短而不满足电流采样所需时间，完成采样所需最短时间称为最小电流观测窗口时长T
min
，T
min
＝t
dead
+t
on
+t
rise
+t
sr
+t
A/D
；其中，t
dead
为死区时间，t
rise
为电流突变时上升时间，t
sr
为电流稳定前的震荡时间，t
A/D
是A/D转化时间。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1.2中的MSVPWM策略为：若V
ref
位于可观测区域，作用时间为T1和T2的两个相邻电压矢量V1和V2用于合成V
ref
，剩余时间T0用零电压失量补充，且，T0＝T
000
+T
111
＝T
s
‑
T1‑
T2若V
ref
位于不可观测区域，V0和V7将被互补有效电压矢量V3和V6代替，将T0平均分配到两个互补矢量，即T0/2＝T3＝T6，则零电压矢量可用下式表示：
式中V3和V6为两个互补电压矢量；根据伏秒平衡原则，不可观测区域中参考电压矢量V
ref
满足，V
ref
(cosθ+jsinθ)T
s
＝V1T1+V2T2+V3T3+V6T6式中，θ为V
ref
的旋转角度；V
ref
为参考电压矢量的模值；T
s
为PWM载波周期；T
k
为电压空间矢量V
k
(k＝1，2，3，6)作用时间；ESM
‑
PWM各空间矢量的作用时间表达式为，式中，M为调制度，M∈[0,0.906]；当θ位于第Ⅱ到
Ⅵ
扇区时，需减去当前数值π/3的整数倍，即θ
‑
(N
‑
1)π/3，N是扇区序号。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述参考电压矢量V
ref
位于可观测区域时(T1/2>T
min
和T2/2>T
min
)，母线电流在V0和V7处为零，在有效电压矢量V1和V2作用产生的电流观测窗口T
spl1
和T
spl2
处分别为i
a
和
‑
i
c
；...

【专利技术属性】
技术研发人员：申永鹏，王前程，王延峰，刘普，唐耀华，李海林，梁伟华，王乾，和萍，杜海明，胡智宏，袁小芳，张细政，孟步敏，刘迪，王帅兵，武克轩，谢俊超，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：