本发明专利技术公开了一种二极管中点钳位三电平逆变器的器件开路故障诊断电路，包括三个结构相同的开路故障诊断单元电路，开路故障诊断单元电路由信号采样单元、信号调整单元、窄脉冲过滤单元、第一和第二脉冲丢失检测单元及上下桥臂电路判断单元组成，利用信号采样单元对桥臂电压进行隔离采样，然后利用信号调整单元对隔离采样后的电压信号进行整流、分压和滤波处理，再利用窄脉冲过滤单元、第一和第二脉冲丢失单元判断桥臂电路中的器件是否发生开路故障，同时利用上下桥臂电路判断单元区分故障器件是上桥臂电路还是下桥臂电路中的器件，通过该开路故障诊断单元电路能够准确的检测出三电平逆变器中的哪个器件发生开路故障，且诊断速度快、诊断精度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种逆变器故障检测技术，尤其是涉及一种二极管中点钳位三电平逆变器的器件开路故障诊断电路。
技术介绍
多电平变换器是一种通过改变变换器自身拓扑结构来实现高压大功率输出的新型变换器，其无需升降压电路和均压电路。多电平变换器中最典型的是二极管中点钳位(Neutral Point Clamped，NPC)三电平逆变器，其主电路如图I所示。与传统的两电平逆变器相比，二极管NPC三电平逆变器由于输出电压电平数增加，输出波形具有更好的谐波频谱，每个开关器件所承受的电压应力较小，因此二极管NPC三电平逆变器在实际中得到了广泛的应用，比如本溪钢铁厂用于轧机上的变频器、日本700系高速列车、上海磁悬浮列车以及和谐号CRH列车等等。但是，由于二极管NPC三电平逆变器使用了数量比较多的开关器件，因此任何一个开关器件发生故障都可能会导致整个电路停止工作，不仅降低了整个电路的工作可靠性，而且有时甚至会影响到其它电路的安全，造成不可估量的经济损失。综上，如何尽早发现电路的故障对于提高二极管NPC三电平逆变器的工作可靠性具有十分重大的意义。目前，针对二极管NPC三电平逆变器的电路故障检测方法主要是基于神经网络分析或波形观察分析等方法进行的。西安理工大学的肖刚提出了《三电平逆变器故障诊断研究》，其主要过程为利用离散傅里叶和小波分析的方法提取故障波形的特征向量，然后用神经网络和支持向量机等智能方法进行故障诊断。该方案实现复杂，而且特征向量的提取必须按调制周期提取，诊断速度比较慢。汤清泉、颜世超、卢松升等人在中国电机工程学报提出了《三电平逆变器的功率管开路故障诊断》(2008，28 (21)，26-32)，其是通过分析三电平逆变器在单个功率器件开路故障下的电路工作情况及故障表现形式，而提出的一种根据检测三电平逆变器输出侧PWM (Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)电压波形和输出电流极性来诊断功率器件开路故障的故障诊断方案。该方案具有诊断迅速、可靠性高的优·点，但其诊断结果并没有精确定位到某个开关器件，而需要再进行人工查找，而且对于PWM电压波形是否异常的判断都是通过人的眼睛对示波器上的显示波形进行观察得到的，很大程度上影响了诊断结果的精确性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种实现结构简单、诊断速度快，且诊断结果能够精确定位到具体的器件，并能够有效提高二极管中点钳位三电平逆变器的工作可靠性的器件开路故障诊断电路。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种二极管中点钳位三电平逆变器的器件开路故障诊断电路，所述的二极管中点钳位三电平逆变器包括三相桥臂电路和两个直流电压源，每相所述的桥臂电路由上桥臂电路和下桥臂电路组成，所述的上桥臂电路包括第一功率开关器件、第二功率开关器件和第五功率开关器件，所述的下桥臂电路包括第三功率开关器件、第四功率开关器件和第六功率开关器件，所述的第一功率开关器件分别与其中一个所述的直流电压源、所述的第二功率开关器件及所述的第五功率开关器件连接，所述的第四功率开关器件分别与另一个所述的直流电压源、所述的第三功率开关器件及所述的第六功率开关器件连接，所述的第二功率开关器件和所述的第三功率开关器件与其所在的所述的桥臂电路的输出端连接，所述的第五功率开关器件和所述的第六功率开关器件与两个所述的直流电压源的公共连接端连接，其特征在于包括三个结构相同的开路故障诊断单元电路，三个所述的开路故障诊断单元电路一一对应的与二极管中点钳位三电平逆变器中的三相桥臂电路的输出端连接；所述的开路故障诊断单元电路主要由用于对电压信号进行隔离采样的信号采样单元、用于对电压信号进行整流、分压和滤波处理的信号调整单元、窄脉冲过滤单元、第一脉冲丢失检测单元、第二脉冲丢失检测单元及上下桥臂电路判断单元组成，所述的信号采样单元的输入端接入其中一相的桥臂电压，所述的信号采样单元的输出端与所述的信号调整单元的输入端连接，所述的信号调整单元的输出端分别与所述的窄脉冲过滤单元的输入端、所述的第一脉冲丢失检测单元的输入端和所述的第二脉冲丢失检测单元的输入端连接，所述的窄脉冲过滤单元的输出端输出用于判断每相所述的 上桥臂电路中的第二功率开关器件或每相所述的下桥臂电路中的第三功率开关器件是否发生开路故障的信号，所述的第一脉冲丢失检测单元的输出端输出用于判断每相所述的上桥臂电路中的第一功率开关器件或每相所述的下桥臂电路中的第四功率开关器件是否发生开路故障的信号，所述的第二脉冲丢失检测单元的输出端输出用于判断每相所述的上桥臂电路中的第五功率开关器件或每相所述的下桥臂电路中的第六功率开关器件是否发生开路故障的信号，所述的上下桥臂电路判断单元的输入端接入其中一相的调制电压，所述的上下桥臂电路判断单元的输出端输出用于区分开路故障发生在上桥臂或下桥臂的信号。所述的窄脉冲过滤单元的输出端、所述的第一脉冲丢失检测单元的输出端、所述的第二脉冲丢失检测单元的输出端及所述的上下桥臂电路判断单元的输出端共同连接有故障显示电路，所述的故障显示电路包括单片机和液晶显示屏，所述的单片机的输出端与所述的液晶显示屏的输入端连接；或所述的窄脉冲过滤单元的输出端、所述的第一脉冲丢失检测单元的输出端、所述的第二脉冲丢失检测单元的输出端及所述的上下桥臂电路判断单元的输出端各对应连接有LED指示灯。所述的信号采样单元包括霍耳电压传感器，所述的霍耳电压传感器的输入端接入其中一相的桥臂电压，所述的霍耳电压传感器的输出端输出隔离采样后的电压信号；所述的上下桥臂电路判断单元包括过零比较器，所述的过零比较器的输入端接入一相的调制电压，所述的过零比较器的输出端输出用于区分开路故障发生在上桥臂或下桥臂的信号。所述的窄脉冲过滤单元包括第一比较器、第二比较器、异或门和用于滤除误诊断的信号的窄脉冲过滤电路，所述的第一比较器的正相输入端和所述的第二比较器的正相输入端均与所述的信号调整单元的输出端连接，所述的第一比较器的反相输入端接入幅度大于2. 5V且小于5V的第一参考电压，所述的第二比较器的反相输入端接入幅度大于OV且小于2. 5V的第二参考电压，所述的第一比较器的输出端与所述的异或门的一个输入端连接，所述的第二比较器的输出端与所述的异或门的另一个输入端连接，所述的异或门的输出端与所述的窄脉冲过滤电路的输入端连接，所述的窄脉冲过滤电路的输出端输出用于判断每相所述的上桥臂电路中的第二功率开关器件或每相所述的下桥臂电路中的第三功率开关器件是否发生开路故障的信号。所述的窄脉冲过滤电路主要由第一可调电阻、第二电阻、第三可调电阻、第四电阻、第一电容和放大器组成，所述的第一可调电阻的一端与所述的异或门的输出端连接，所述的第一可调电阻的另一端分别与所述的第一电容的一端和所述的放大器的反相输入端连接，所述的第一电容的另一端接地，所述的第二电阻的一端接5V电源电压，所述的第二电阻的另一端分别与所述的放大器的正相输入端和所述的第三可调电阻的一端连接，所述的第三可调电阻的另一端接地，所述的第四电阻的一端接5V电源电压，所述的第四电阻的另一端与所述的放大器的输出端连接，且其公共连接端为所述的窄脉冲过滤电路的输出端。所述的第一脉冲丢失检测单元包括第一非门和第一脉冲丢失检测电路，所述的第一非门的输入端本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二极管中点钳位三电平逆变器的器件开路故障诊断电路，所述的二极管中点钳位三电平逆变器包括三相桥臂电路和两个直流电压源，每相所述的桥臂电路由上桥臂电路和下桥臂电路组成，所述的上桥臂电路包括第一功率开关器件、第二功率开关器件和第五功率开关器件，所述的下桥臂电路包括第三功率开关器件、第四功率开关器件和第六功率开关器件，所述的第一功率开关器件分别与其中一个所述的直流电压源、所述的第二功率开关器件及所述的第五功率开关器件连接，所述的第四功率开关器件分别与另一个所述的直流电压源、所述的第三功率开关器件及所述的第六功率开关器件连接，所述的第二功率开关器件和所述的第三功率开关器件与其所在的所述的桥臂电路的输出端连接，所述的第五功率开关器件和所述的第六功率开关器件与两个所述的直流电压源的公共连接端连接，其特征在于包括三个结构相同的开路故障诊断单元电路，三个所述的开路故障诊断单元电路一一对应的与二极管中点钳位三电平逆变器中的三相桥臂电路的输出端连接；所述的开路故障诊断单元电路主要由用于对电压信号进行隔离采样的信号采样单元、用于对电压信号进行整流、分压和滤波处理的信号调整单元、窄脉冲过滤单元、第一脉冲丢失检测单元、第二脉冲丢失检测单元及上下桥臂电路判断单元组成，所述的信号采样单元的输入端接入其中一相的桥臂电压，所述的信号采样单元的输出端与所述的信号调整单元的输入端连接，所述的信号调整单元的输出端分别与所述的窄脉冲过滤单元的输入端、所述的第一脉冲丢失检测单元的输入端和所述的第二脉冲丢失检测单元的输入端连接，所述的窄脉冲过滤单元的输出端输出用于判断每相所述的上桥臂电路中的第二功率开关器件或每相所述的下桥臂电路中的第三功率开关器件是否发生开路故障的信号，所述的第一脉冲丢失检测单元的输出端输出用于判断每相所述的上桥臂电路中的第一功率开关器件或每相所述的下桥臂电路中的第四功率开关器件是否发生开路故障的信号，所述的第二脉冲丢失检测单元的输出端输出用于判断每相所述的上桥臂电路中的第五功率开关器件或每相所述的下桥臂电路中的第六功率开关器件是否发生开路故障的信号，所述的上下桥臂电路判断单元的输入端接入其中一相的调制电压，所述的上下桥臂电路判断单元的输出端输出用于区分开路故障发生在上桥臂或下桥臂的信号。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈丹江，
申请(专利权)人：浙江万里学院，
类型：发明
国别省市：
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