一种开路故障的检测定位方法、系统、装置及存储介质制造方法及图纸

一种双有源全桥变换器开路故障的检测定位方法，包括：获取变换器的参数值；根据所述参数值以数学模型计算得到m个控制周期的三组传输功率值，将各组传输功率值以方差模型分别计算，得到传输功率方差值X

【技术实现步骤摘要】
一种开路故障的检测定位方法、系统、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及于电力电子系统的故障诊断
，尤其是一种开路故障的检测定位方法、系统、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]双有源全桥DC/DC(DAB)变换器因其高功率密度、软开关、电气隔离等优点被广泛应用于可再生能源发电并网系统、电池储能系统、铁路牵引变压器等领域。作为上述领域的核心组成部件，DAB的可靠性尤其重要。但是DAB的开关器件数量较大，系统的正常运行依赖其开关器件电路与其他部分电路的正常工作，因此对于DAB的故障容错控制策略将是一个重要的研究方向。
[0003]故障容错控制策略分为三部分：故障检测、故障定位、容错控制。传统的故障检测、定位策略是测量开关器件源极与漏级的电压来判断的，不可避免的增加了额外的检测电路。另一个方法是测量高频变压器电流的平均值，在正常工况下，DAB高频变压器的电流没有直流分量，平均值为零；当开关器件发生开路故障后，电流将会出现严重的直流偏置。但是该电流的频率与开关频率相同，根据香浓采样定理可知，测量频率至少是开关频率的2倍，这将用到高速ADC，极大地增大了整体设计的成本。
[0004]中国专利CN112710922A公开了一种双有源桥DC
‑
DC变换器的开路故障诊断方法，其根据驱动脉冲信号及一次侧电感电流的极性计算双有源桥变换器两个全桥的开关函数；计算双有源桥变换器电感电流状态估计模型；根据故障下的桥臂间电压特征和电流残差特征，设计故障诊断算法，最终实现故障定位。但该方法不仅需要采集高频的电感电流，还需对电感电流进行估计，既增加了硬件成本也增加控制器的计算量。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中针对开关器件发生开路故障时的故障检测过于复杂且成本高问题，本专利技术提供一种开路故障的检测定位方法、系统、装置及存储介质，利用当DAB变换器发生开路故障时功率传输能力下降的特性，对开路故障的进行检测与定位，以无需额外传感器和增加检测电路的低成本检测准确定位故障器件所在的全桥。
[0006]为实现上述目的，本专利技术选用如下技术方案：一种双有源全桥变换器开路故障的检测定位方法，包括：
[0007]获取变换器的参数值；
[0008]根据所述参数值以数学模型计算得到m个控制周期的三组传输功率值，包括正常工况组传输功率值P
T
、原边全桥开路故障组传输功率值P
P
和副边全桥开路故障组传输功率值P
S
；
[0009]将各组传输功率值以方差模型分别计算，得到正常工况下的传输功率方差值X
LT
、原边全桥开路故障传输功率方差值X
LP
、副边全桥开路故障传输功率方差值X
LS
；
[0010]判断各传输功率方差值的大小：
[0011]当传输功率方差值X
LT
最小时，表明变换器没有发生故障；
[0012]当传输功率方差值X
LP
最小时，表明原边全桥发生开路故障；
[0013]当传输功率方差值X
LS
最小时，表明副边全桥发生开路故障。
[0014]优选地，所述获取变换器的参数值包括：
[0015]获取采用单移相控制的DAB变换器的参数值；
[0016]所述参数值包括以下至少之一：变换器驱动脉冲的死区时间T
dead
、半个开关周期T
hs
、负载功率值P
L
、外移相比D、变换器的控制频率f、变换器的变比n、变换器的输入侧电压v
in
、变换器的负载侧电压v
o
、变换器漏感和辅助电感之和L
r
。
[0017]优选地，所述根据所述参数值以数学模型计算得到m个控制周期的三组传输功率值包括：
[0018]根据所述参数值以第一数学模型计算得到m个周期的正常工况组传输功率值P
T
，其中第一数学模型为：
[0019][0020]优选地，所述根据所述参数值以数学模型计算得到m个控制周期的三组传输功率值包括：
[0021]根据所述参数值以第二数学模型计算得到m个周期的原边全桥开路故障组传输功率值P
P
，其中第二数学模型为：
[0022][0023]式中，M表示变换器驱动脉冲的死区时间与半个开关周期比值，公式为：
[0024]优选地，所述根据所述参数值以数学模型计算得到m个控制周期的三组传输功率值包括：
[0025]根据所述参数值以第三数学模型计算得到m个周期的副边全桥开路故障组传输功率值P
S
，其中第三数学模型为：
[0026][0027][0028]优选地，所述将各组传输功率值以方差模型分别计算包括：
[0029]将每个周期的各组传输功率值以队列形式在存储队列中存储；
[0030]对应m个周期的负载功率值P
L
、正常工况组传输功率值P
T
、原边全桥开路故障组传
输功率值P
P
和副边全桥开路故障组传输功率值P
S
分别以P
L[m]、P
T[m]、P
P[m]、P
S[m]载入存储队列中，其中m＝1,2,3，
…
，m；
[0031]当从存储队列的push端推入一列各组传输功率值时，所述存储队列的pop端将丢弃最末端一列的各组传输功率值以使所述存储队列保持存储最新的m个周期各组传输功率值。
[0032]优选地，所述将各组传输功率值以方差模型分别计算还包括：将m个周期的各组传输功率值分别与负载功率值以方差模型进行计算，得到正常工况下的传输功率方差值X
LT
、原边全桥开路故障传输功率方差值X
LP
、副边全桥开路故障传输功率方差值X
LS
；
[0033]所述方差模型为：
[0034][0035]另一方面，本专利技术提供如下技术方案：一种双有源全桥变换器开路故障的检测定位系统，包括：
[0036]获取模块，用于获取采用单移相控制的DAB变换器的参数值；
[0037]第一数学模型，用于根据所述参数值计算得到正常工况组传输功率值P
T
；
[0038]第二数学模型，用于根据所述参数值计算得到原边全桥开路故障组传输功率值P
P
；
[0039]第三数学模型，用于根据所述参数值计算得到副边全桥开路故障组传输功率值P
S
；
[0040]存储模块，用于根据各数学模型计算得到m个周期的各组传输功率值以存储队列形式进行存储；
[0041]方差模型，用于根据存储模块最新的m个传输功率值计算得到传输功率方差值；
[0042]判断模块，用于根据所述传输功率方差值的大小作出判断结果；
[0043本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双有源全桥变换器开路故障的检测定位方法，其特征在于包括：获取变换器的参数值；根据所述参数值以数学模型计算得到m个控制周期的三组传输功率值，包括正常工况组传输功率值P
T
、原边全桥开路故障组传输功率值P
P
和副边全桥开路故障组传输功率值P
S
；将各组传输功率值以方差模型分别计算，得到正常工况下的传输功率方差值X
LT
、原边全桥开路故障传输功率方差值X
LP
、副边全桥开路故障传输功率方差值X
LS
；判断各传输功率方差值的大小：当传输功率方差值X
LT
最小时，表明变换器没有发生故障；当传输功率方差值X
LP
最小时，表明原边全桥发生开路故障；当传输功率方差值X
LS
最小时，表明副边全桥发生开路故障。2.根据权利要求1所述的一种双有源全桥变换器开路故障的检测定位方法，其特征在于，所述获取变换器的参数值包括：获取采用单移相控制的DAB变换器的参数值；所述参数值包括以下至少之一：变换器驱动脉冲的死区时间T
dead
、半个开关周期T
hs
、负载功率值P
L
、外移相比D、变换器的控制频率f、变换器的变比n、变换器的输入侧电压v
in
、变换器的负载侧电压v
o
、变换器漏感和辅助电感之和L
r
。3.根据权利要求2所述的一种双有源全桥变换器开路故障的检测定位方法，其特征在于，所述根据所述参数值以数学模型计算得到m个控制周期的三组传输功率值包括：根据所述参数值以第一数学模型计算得到m个周期的正常工况组传输功率值P
T
，其中第一数学模型为：4.根据权利要求2所述的一种双有源全桥变换器开路故障的检测定位方法，其特征在于，所述根据所述参数值以数学模型计算得到m个控制周期的三组传输功率值包括：根据所述参数值以第二数学模型计算得到m个周期的原边全桥开路故障组传输功率值P
P
，其中第二数学模型为：式中，M表示变换器驱动脉冲的死区时间与半个开关周期比值，公式为：5.根据权利要求2所述的一种双有源全桥变换器开路故障的检测定位方法，其特征在于，所述根据所述参数值以数学模型计算得到m个控制周期的三组传输功率值包括：根据所述参数值以第三数学模型计算得到m个周期的副边全桥开路故障组传输功率值P
S
，其中第三数学模型为：
6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂川杰，孙磊，夏乐梅，郑文帅，赵向阳，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：