一种无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，针对使用6个功率管构成的三相无刷直流电机全桥驱动电路，在三相无刷直流电机全桥驱动电路中，形成分别为i

【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及逆变器
，特别是一种无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法。

技术介绍

[0002]无刷直流电机具有结构简单、维护方便、调速性能好、运行效率高等优点，广泛应用于商业、工业、航空航天等利于，由于电力电子器件的脆弱性及其控制的复杂性，逆变器是整个控制系统中易发生故障的薄弱环节。常见的逆变器故障主要由开路和短路故障，短路故障，通常由硬件电路在微秒级的时间内进行保护处理，对于开路故障，多数情况下不会立刻导致系统停机，可能会引起其他器件发生二次故障，最终导致系统无法正常工作，其开路故障是制约电机驱动系统稳定运行的关键因素。
[0003]逆变器开路故障分为单管开路故障和多管开路故障，由于多管开路故障发生的概率较低，因此逆变器的单管开路故障的检测是目前研究的热点。逆变器单管开路故障会导致电机系统出力减少，严重时甚至损坏电机。逆变器发生故障时，电路中的电压、电流等物理量相对正常状态时会发生变化，现有故障诊断方法基本上是利用这些特征对其进行故障诊断，根据检测量的不同，主要有电流检测法，电流检测法主要由直流母线单电流传感器法、定子电流时域分析法、电流矢量轨迹与电流瞬时频率法、直流侧电流频谱分析法等，逆变器发生开路故障时由于电流无法形成导通回路，故障相的相电流会降低为零，但由于电机暂态时相电流也会发生变化，因此仅依靠故障相电流的变化可能会导致误诊断，上述检测方法无法有效对逆变器中的故障进行有效判断。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法。
[0005]实现本专利技术目的技术解决方案为：一种无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，针对使用6个功率管构成的三相无刷直流电机全桥驱动电路，在三相无刷直流电机全桥驱动电路中，形成分别为i
a
、i
b
、i
c
的电机三相绕组的相电流，其特征在于，包括如下步骤：
[0006]获取三相无刷直流电机全桥驱动电路在工作状态下的电机三相绕组的三相电流；
[0007]通过三相电流计算归一化相电流的平均值；
[0008]根据得到的归一化相电流的平均值，判断三相无刷直流电机全桥驱动电路中是否发生故障。
[0009]进一步地，所述6个功率管具体为并联的功率管T1、T2、T3、T4、T5、T6。
[0010]进一步地，所述通过三相电流计算归一化相电流的平均值的具体方法如下：
[0011]计算三相电流一个扇区内的相电流的平均值；
[0012]利用三相电流一个扇区内的相电流的平均值计算归一化相电流的平均值。
[0013]进一步地，所述计算三相电流一个扇区内的相电流的平均值的计算公式如下：
[0014][0015]式中，i
p
为三相电流一个扇区内的相电流的平均值。
[0016]进一步地，所述计算归一化相电流的平均值的计算公式如下：
[0017][0018]式中，其中x为三相电流一个扇区内的采样次数，<i
p
>为归一化相电流的平均值。
[0019]进一步地，所述根据得到的归一化相电流的平均值，判断三相无刷直流电机全桥驱动电路中是否发生故障的具体方法如下：
[0020]若一个扇区内归一化相电流的平均值为一常数，则逆变器为正常工作状态；若一个扇区内归一化相电流的平均值为零，则逆变器某相发生开路故障；
[0021]当判断逆变器某相发生开路故障时，通过比较归一化三相电流的平均值，定位故障的功率管。
[0022]进一步地，所述当判断逆变器某相发生开路故障时，通过比较归一化三相电流的平均值，定位故障的功率管的具体方法如下：
[0023]若第一扇区和第二扇区内<i
a
>＝0，则功率管T1发生开路故障；
[0024]若第四扇区和第五扇区内<i
a
>＝0，则功率管T2发生开路故障；
[0025]若第三扇区和第四扇区内＜i
b
>＝0，则功率管T3发生开路故障；
[0026]若第一扇区和第六扇区内<i
b
>＝0，则功率管T4发生开路故障；
[0027]若第五扇区和第六扇区内<i
c
>＝0，则功率管T5发生开路故障；
[0028]若第二扇区和第三扇区内<i
c
>＝0，则功率管T6发生开路故障。
[0029]进一步地，一种无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，判断逆变器某相发生开路故障时，通过比较归一化三相电流的平均值，定位故障的功率管后，包括：
[0030]获取历史无刷直流电机逆变器中各功率管的故障数据以及无刷直流电机逆变器开路故障的目标故障知识图谱，并将历史无刷直流电机逆变器中各功率管的故障数据分为测试集和校验集；
[0031]对测试集中各故障数据进行预处理，提取故障数据的数据特征，并将数据特征映射至目标故障知识图谱，得到故障数据对应的故障特征，其中，故障特征至少为两种；
[0032]基于目标故障知识图谱根据不同故障特征从预设运维方案库中匹配对应的运维方案，并将运维方案与对应的故障特征进行捆绑，得到运维方案与故障特征的关联关系；
[0033]构建故障
‑
运维学习模型，并基于关联关系对故障
‑
运维学习模型进行训练，得到目标故障
‑
运维学习模型；
[0034]将校验集输入目标故障
‑
运维学习模型进行分析，并将分析结果与校验集对应的标准故障特征以及标准运维方案进行比对，且当分析结果与标准故障特征以及标准运维方案一致时，判定目标故障
‑
运维学习模型合格；
[0035]基于判定结果实时获取对功率管的定位结果，并基于定位结果获取实测故障数据，且将实测故障数据输入目标故障
‑
运维学习模型得到目标运维方案；
[0036]基于目标运维方案对故障功率管进行运维，并基于运维结果通过预设时间间隔获取无刷直流电机运维后的实时观测三相电流；
[0037]基于无刷直流电机运行特征对实时观测三相电流进行修正，并基于修正结果将不同时间间隔的实时观测三相电流按照采集顺序生成诊断矩阵；
[0038]确定诊断矩阵中各元素的目标取值，且当目标取值中不存在零值判定对故障功率管运维合格，并向管理终端发送运维结束提醒，否则，重新匹配运维方案，直至诊断矩阵中各元素的目标取值不存在零值。
[0039]进一步地，一种无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，还包括：
[0040]当三相无刷直流电机全桥驱动电路发生故障时，获取三相无刷直流电机全桥驱动电路发生故障的故障数据集，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，针对使用6个功率管构成的三相无刷直流电机全桥驱动电路，在三相无刷直流电机全桥驱动电路中，形成分别为i
a
、i
b
、i
c
的电机三相绕组的相电流，其特征在于，包括如下步骤：获取三相无刷直流电机全桥驱动电路在工作状态下的电机三相绕组的三相电流；通过三相电流计算归一化相电流的平均值；根据得到的归一化相电流的平均值，判断三相无刷直流电机全桥驱动电路中是否发生故障。2.根据权利要求1所述的无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述6个功率管具体为串联的功率管T1、T2、T3、T4、T5、T6。3.根据权利要求1所述的无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述通过三相电流计算归一化相电流的平均值的具体方法如下：计算三相电流一个扇区内的相电流的平均值；利用三相电流一个扇区内的相电流的平均值计算归一化相电流的平均值。4.根据权利要求3所述的无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述计算三相电流一个扇区内的相电流的平均值的计算公式如下：式中，i
p
为三相电流一个扇区内的相电流的平均值。5.根据权利要求3所述的无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述计算归一化相电流的平均值的计算公式如下：式中，其中x为三相电流一个扇区内的采样次数，<i
p
>为归一化相电流的平均值。6.根据权利要求1所述的无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述根据得到的归一化相电流的平均值，判断三相无刷直流电机全桥驱动电路中是否发生故障的具体方法如下：若一个扇区内归一化相电流的平均值为一常数，则逆变器为正常工作状态；若一个扇区内归一化相电流的平均值为零，则逆变器某相发生开路故障；当判断逆变器某相发生开路故障时，通过比较归一化三相电流的平均值，定位故障的功率管。7.根据权利要求2所述的无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，所述当判断逆变器某相发生开路故障时，通过比较归一化三相电流的平均值，定位故障的功率管的具体方法如下：若第一扇区和第二扇区内<i
a
>＝0，则功率管T1发生开路故障；若第四扇区和第五扇区内<i
a
>＝0，则功率管T2发生开路故障；若第三扇区和第四扇区内<i
b
>＝0，则功率管T3发生开路故障；若第一扇区和第六扇区内<i
b
>＝0，则功率管T4发生开路故障；若第五扇区和第六扇区内<i
c
>＝0，则功率管T5发生开路故障；
若第二扇区和第三扇区内<i
c
>＝0，则功率管T6发生开路故障。8.根据权利要求6所述的无刷直流电机逆变器开路故障诊断方法，其特征在于，判断逆变器某相发生开路故障时，通过比较归一化三相电流的平均值，定位故障的功率管后，包括：获取历史无刷直流电机逆变器中各功率管的故障数据以及无刷直流电机逆变器开路故障的目标故障知识图谱，并将历史无刷直流电机逆变器中各功率管的故障数据分为测试集和校验集；对测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彦峰，董行，庄文许，
申请(专利权)人：南京卓宇智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：