基于通态电压在线监测电路的故障诊断与状态监测方法技术

本发明专利技术公开了一种T型三电平变换器通态电压在线监测电路的故障诊断与状态监测方法，属于电力电子设备核心部件故障诊断与可靠性领域，该通态电压在线监测电路，包含电压限幅器电路、绝对值电路，最小值电路和电压比较电路；基于所提出的通态电压在线监测电路，提出了一种两倍开关频率的数据采集方法，能够以最少的器件和采样通道数实现通态电压的精确采集和开关状态信息的获取；基于该通态电压的T型三电平变换器开路故障诊断只需要简单的查找表，无需复杂的特征提取和阈值设置步骤，能够同时实现功率器件故障诊断和状态监测，有利于全面保证3L

【技术实现步骤摘要】
基于通态电压在线监测电路的故障诊断与状态监测方法


[0001]本专利技术属于电力电子设备故障诊断与可靠性领域，更具体地，涉及一种T型三电平变换器基于通态电压在线监测电路的故障诊断与状态监测方法。

技术介绍

[0002]有三种三电平逆变器拓扑，包括三电平中性点箝位、三电平有源中性点箝位和T型三电平，它们主要用于可再生能源发电、轨道牵引和电机驱动应用。普遍认为，在低压和中压开关频率应用中，T型三电平拓扑比其他拓扑具有更高的效率和更低的成本。根据调查，电源开关故障占转换器系统故障的21％，34％的受访者选择电源开关设备作为电力电子系统中最脆弱的部件。电源开关故障大致分为开路故障和短路故障。由于三电平T型逆变器属于功率开关密集型拓扑，系统发生开路故障的可能性增加。
[0003]现有的故障诊断方法和状态监测方法都是完全分开的，这样不利于保障T型三电平变换器运行的可靠性。同时，现有的状态监测方法主要是针对单个开关管，没有针对T型三电平拓扑的状态监测电路的研究。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种T型三电平变换器基于通态电压在线监测电路的故障诊断与状态监测方法，其特征在于，包括：(1)构建通态电压采样硬件电路，以用于测量开关管的通态电压；(2)基于空间电压矢量调制模式下，采用的采样频率为开关频率的两倍，进行DSP数据采集得到开关管的通态电压；(3)基于DSP数据采集得到开关管的通态电压进行故障诊断；(4)基于DSP数据采集得到开关管的通态电压进行状态监测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括：对于桥臂X(X＝A，B，C相)，其通态电压采样硬件电路包含3个模块：用于测量电压u
OX
的第一模块包含4个子电路：电压限幅器电路、绝对值电路、最小值电路的第一部分和电压比较器电路；用于测量电压u
PX
的第二模块包含3个子电路：电压限幅器电路、绝对值电路和最小值电路的第二部分；用于测量电压u
NX
的第三模块包含3个子电路：电压限幅器电路、绝对值电路和最小值电路的第三部分，最小值电路的第一部分、第二部分和第三部分共同组成整体的最小值电路，u
OX
为直流侧端点O与端点X之间的电压，u
PX
为直流侧端点P与端点X之间的电压，u
NX
为直流侧端点P与端点X之间的电压。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，电压限幅器电路用于实现电压钳位，电压限幅器电路输入电压u
OX
、u
PX
、u
NX
，输出电压为其限幅后的电压u
OX_L
、u
PX_L
、u
NX_L
；绝对值电路用于将输入电压取绝对值，绝对值电路输入电压u
OX_L
、u
PX_L
、u
NX_L
，输出电压为取绝对值后的电压|u
OX_L
|、|u
PX_L
|、|u
NX_L
|；最小值电路用于求|u
PX_L
|，|u
OX_L
|和|u
NX_L
|中的最小值，输出电压u
AD_X
u
AD_X
＝min{|u
PX_L
|,|u
OX_L
|,|u
NX_L
|}；电压比较器用于实现|u
OX_L
|与电压比较阈值V
th
的比较，输出变量C
OX
为：4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，电压限幅器电路具有电压双向钳位功能，M1和M2为PMOS管，Z1和Z2为齐纳二级管，D1和D2为普通二级管；当输入电压u
OX
大于V
Z2
+V
D2
时，V
Z2
为齐纳二极管Z2的稳压值，V
D2
为普通二极管D2的导通压降，电压限幅器输出电压u
OX_L
等于V
Z2
+V
D2
，当电压u
OX
小于
‑
V
Z1
‑
V
D1
时，V
Z1
为齐纳二极管Z1的稳压值，V
D1
为普通二极管D1的导通压降，电压限幅器输出电压u
OX_L
等于
‑
V
Z1
‑
V
D1
；当输入电压u
OX
小于V
Z2
+V
D2
且大于
‑
V
Z1
‑
V
D1
时，电压限幅器输出电压u
OX_L
等于输入电压u
OX
。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对于桥臂X，通态电压采样硬件电路中的第一模块、第二模块和第三模块参考地均为X，采用一个隔离电源供电，第一模块、第二模块和第三模块之间不需要设置电气隔离。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，定义X相状态与X相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张威威，刘慧，何鎏璐，
申请(专利权)人：宁波力斗智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：