一种变流器开关状态在线检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种变流器开关状态在线检测方法及系统，该方法包括：根据变流器运行过程中，内部开关管的每次开通或关断在输出电流中产生的高频振荡和低频电流信号的极性特征，进行变流器开关状态在线检测。与现有技术相比，本发明专利技术利用电流传感器通过非接触的方式进行变流器开关状态检测，安全性更高，且根据变流器实际的开关响应检测开关状态，无误判。无误判。无误判。

【技术实现步骤摘要】
一种变流器开关状态在线检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及变流器
，尤其是涉及一种变流器开关状态在线检测方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，变流器已经广泛应用于轨道交通、新能源汽车、光伏发电等重要领域。变流器开关状态指的是某时刻变流器内部所有开关管的开通与关断状态。以两电平三相桥逆变器为例，变流器内部6个开关管不同通断状态总共决定了8种变流器开关状态，包括两个开关零矢量与6个有效开关矢量。在线检测变流器开关状态能直接获取变流器输出电压，同时也能为开关管故障预测与诊断提供开关管定位信息。
[0003]变流器开关状态检测可以通过门极信号获取，但该方法存在以下缺点。首先，对于一些商业变流器，用户难以获取其门极信号。其次，对于可以获取门极信号的变流器，往往需要通过侵入式的方式测量门极信号，可能存在安全隐患。再者，实际系统中可能存在开关管收到了门极信号却无法响应的状况，比如开关管发生了开路或短路故障，导致门极信号无法可靠反映各器件的实际工作状态。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种安全性高、可靠性高的变流器开关状态在线检测方法及系统。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种变流器开关状态在线检测方法，该方法包括：根据变流器运行过程中，内部开关管的每次开通或关断在输出电流中产生的高频振荡和低频电流信号的极性特征，进行变流器开关状态在线检测。
[0007]优选地，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤S1、在变流器工作时，通过安装在各相输出端的电流传感器获取高频振荡和低频电流信号；
[0009]步骤S2、根据高频振荡和和低频电流信号，依据信号突变程度检测出高频振荡；
[0010]步骤S3、根据高低频信号的极性特征判断变流器的开关状态，进行变流器开关状态在线检测。
[0011]优选地，所述步骤S3包括以下子步骤：
[0012]步骤S31、比较各相高频振荡间的极性，判断出开关管位于哪一相；
[0013]步骤S32、通过振荡时刻低频电流的极性判断出开关管在对应相桥臂中的位置；
[0014]步骤S33、根据该相高频振荡的极性判断出开关管是开通或是关断。
[0015]优选地，所述高低频信号的极性特征分别为：
[0016]高频振荡的极性：高频振荡首先迎来初峰值还是初谷值；
[0017]低频电流的极性：振荡时刻低频电流值大于零还是小于零。
[0018]优选地，所述步骤S1还包括对高频振荡和低频电流信号进行预处理，包括滤波和采样处理。
[0019]根据本专利技术的第二方面，提供了一种变流器开关状态在线检测系统，采用上述的方法，该系统包括：
[0020]电流信号采集模块，采用电流传感器获取交流器每相输出电流中的高频振荡和低频电流信号；
[0021]开关状态检测模块，用于从高频振荡和低频电流信号中提取高频振荡电流和低频电流的极性，对高频振荡的开关管进行分辨定位并判断开关状态。
[0022]优选地，所述系统还包括上位机通信接口模块，用于完成变流器开关状态检测结果的传输和下位机控制。
[0023]优选地，下位机将变流器开关状态数据以设定频率传输给上位机。
[0024]根据本专利技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任一项所述的方法。
[0025]根据本专利技术的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现任一项所述的方法。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0027]1)安全性高：电流传感器通过非接触的方式进行检测，对电路安全性没有影响；
[0028]2)可靠性高：不依靠门极信号，仅利用变流器输出电流检测变流器开关状态，通过各相高频信号与低频信号特征，完成开关响应与开关管的对应，可以真实地判断每个开关管的有效开通、关断状态，无误判。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的方法流程图；
[0030]图2为本专利技术的系统结构示意图；
[0031]图3为实施例2中的方法流程图；
[0032]图4为实施例2中的变流器开关状态检测系统验证实验平台的结构图；
[0033]图5为实施例2中的实验波形；其中，(a)为变流器输出三相低频电流，(b)为A相高频振荡电流信号，(c)为B相高频振荡电流信号，(d)为C相高频振荡电流信号，(e)为T6管开关状态，(f)为T6管管压降测量值。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0035]实施例1
[0036]本专利技术利用变流器运行过程中，其内部开关管的每次开通或者关断都会在输出电流中产生高频振荡信号，即开关响应；通过变流器输出电流中的高频振荡和基波电流特征完成开关状态在线检测。
[0037]首先给出本专利技术的系统实施例，一种变流器开关状态在线检测系统，包括：
[0038]1)电流信号采集模块，采用电流传感器获取交流器每相输出电流中的高频振荡和低频电流信号；其中，电流传感器分为高频振荡输出和低频电流输出两部分，能够从变流器输出电流电路中通过非接触方式检测三相高频振荡电流i
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。和三相低频电流i
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和i
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。低频部分能够检测30kHz级别以下频率，高频部分通频带范围为30kHz级别至30MHz级别，能够有效检测到高频振荡。如图1所示，在变流器输出端每相上均需要安装一个电流传感器，从而实现对每相高频和低频的信号提取。
[0039]2)开关状态检测模块，用于从高频振荡和低频电流信号中提取高频振荡电流和低频电流的极性，对高频振荡的开关管进行分辨定位并判断开关状态。
[0040]3)上位机通信接口模块，通过以太网、串口等方式与上位机通信，用于完成变流器开关状态检测结果的传输和下位机控制；其中，下位机将变流器开关状态数据以设定频率传输给上位机。
[0041]接下来，给出本专利技术的方法实施例，一种变流器开关状态在线检测方法，如图1所示，包括：
[0042]步骤S1、在变流器工作时，通过安装在各相输出端的电流传感器获取高频振荡和低频电流信号；
[0043]步骤S2、根据高频振荡和和低频电流信号，依据信号突变程度检测出高频振荡；
[0044]步骤S3、根据高低频信号的极性特征判断变流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变流器开关状态在线检测方法，其特征在于，该方法包括：根据变流器运行过程中，内部开关管的每次开通或关断在输出电流中产生的高频振荡和低频电流信号的极性特征，进行变流器开关状态在线检测。2.根据权利要求1所述的一种变流器开关状态在线检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1、在变流器工作时，通过安装在各相输出端的电流传感器获取高频振荡和低频电流信号；步骤S2、根据高频振荡和和低频电流信号，依据信号突变程度检测出高频振荡；步骤S3、根据高低频信号的极性特征判断变流器的开关状态，进行变流器开关状态在线检测。3.根据权利要求2所述的一种变流器开关状态在线检测方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：步骤S31、比较各相高频振荡间的极性，判断出开关管位于哪一相；步骤S32、通过振荡时刻低频电流的极性判断出开关管在对应相桥臂中的位置；步骤S33、根据该相高频振荡的极性判断出开关管是开通或是关断。4.根据权利要求3所述的一种变流器开关状态在线检测方法，其特征在于，所述高低频信号的极性特征分别为：高频振荡的极性：高频振荡首先迎来初峰值还是初谷值；低频电流的极性：振...

【专利技术属性】
技术研发人员：向大为，曹阅洋，李豪，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：