一种机车牵引变流器的中间电压传感器故障诊断方法技术

本发明专利技术公开一种机车牵引变流器的中间电压传感器故障诊断方法，步骤包括：1)预先在机车处于正常工况下对目标牵引变流器进行充电，并检测输入不同网压值时输出的中间直流电压值，建立得到网压值与中间直流电压值之间的关系模型；2)实时采集目标牵引变流器输入的网压值，以及待诊断中间电压传感器输出的中间直流电压检测值；3)根据关系模型计算采集到的网压值所对应的中间直流电压值，得到中间直流电压计算值；将中间直流电压检测值与中间直流电压计算值进行比较，根据比较结果对待诊断中间电压传感器的故障状态进行诊断。本发明专利技术具有实现操作简便、能够实现实时故障诊断，且诊断范围广、诊断精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机车故障诊断
，尤其涉及一种机车牵引变流器的中间电压传 感器故障诊断方法。
技术介绍
在机车的牵引变流器中，通过中间电压传感器来检测中间回路的直流电压，其好 坏将直接影响到牵引变流器的整流和逆变的有效控制，因而对机车的正常运行有重要影 响。如果能有效诊断出中间电压传感器的故障状态，则可以根据诊断出的故障信息将故障 传感器进行隔离，从而得到有效的中间直流电压值输出，可以大大提高系统的可用性。 目前对于机车上电压传感器的故障诊断技术的研究较少，通常均是采用简单的超 限判断原理来实现电压传感器的故障诊断，即当采集到的电压值不在有效范围内时，则认 为电压传感器故障。如图1所示为机车牵引变流器充电回路，当牵引变流器充电时，充电接 触器KMl闭合、KM2开关断开，电流通过充电接触器KM1、充电电阻Rchr和整流二极管向中 间电容充电，通过中间电压传感器VHl和VH2检测中间直流电压值。目前针对VHl和VH2 两个中间电压传感器的故障诊断，即是通过判断两个传感器采样值是否超过采样范围或比 较VHl、VH2的差值是否超过一定门槛值来判断传感器的故障工况。 上述基于传感器采样值超限判断或传感器之间差值判断的方法，仅限于在电压采 样值完全不在正常范围内时能够实现电压传感器的故障判断，但当电压传感器故障导致电 压采样出现一定偏差，而采集的电压值在正常范围内时，则无法准确的诊断出该故障，因此 具有非常大的局限性，其故障诊断的精度不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一 种实现操作简便、所需成本低、能够实现实时故障诊断，且诊断范围广、诊断精度高的机车 牵引变流器的中间电压传感器故障诊断方法。 为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为： -种机车牵引变流器的中间电压传感器故障诊断方法，步骤包括： 1)预先在机车处于正常工况下对目标牵引变流器进行充电，并检测输入不同网压 值时输出的中间直流电压值，建立得到网压值与中间直流电压值之间的关系模型； 2)实时采集目标牵引变流器输入的网压值，以及待诊断中间电压传感器输出的中 间直流电压检测值； 3)根据所述关系模型计算所述步骤2)采集到的网压值所对应的中间直流电压 值，得到中间直流电压计算值；将所述中间直流电压检测值与所述中间直流电压计算值进 行比较，并根据比较结果对待诊断中间电压传感器的故障状态进行诊断。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤1)的具体步骤为： I. 1)将牵引变流器输入的网压值与输出的中间直流电压值之间的关系等效为惯 性系统模型，建立网压值与中间直流电压值之间的关系模型； 1. 2)预先在机车处于正常工况下对目标牵引变流器进行充电，并检测输入不同网 压值时输出的中间直流电压值；根据各个网压值、以及对应检测到的中间直流电压值对所 述关系模型中参数进行辨识，得到辨识后网压值与中间直流电压值之间的关系模型。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤I. 1)中惯性系统模型为： ⑴ 则由式（1)所示的惯性系统模型得到网压值与中间直流电压值之间的关系模型 为： Ud (k) = -B1Ud (k-l)-a2Ud(k-2)+b0Unet(k-l)+b 1Unet(k-2) (2) 其中，％、&2、131、132为待辨识的模型参数，1^为中间直流电压值，1]_为网压有效值， k为采样数据点。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤1. 2)中具体采用最小二乘算法对所述关系 模型中参数进行辨识。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3)中根据比较结果对待诊断中间电压传感 器进行故障诊断的具体步骤为：判断第一预设时间段内的所述比较结果是否持续超过预设 正常范围，如果是，则诊断中间电压传感器为故障状态，否则诊断为正常状态。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3)中还包括中间直流电压值有效判断输出 步骤，具体步骤为：判断目标牵引变流器中两个待诊断中间电压传感器的诊断结果，若均为 正常状态，则分别计算对应的两个中间直流电压检测值与所述中间直流电压计算值之间的 差值，取差值较小所对应的中间直流电压检测值作为有效电压值输出；若存在一个为故障 状态，则取为正常状态的中间电压传感器所输出的中间直流电压检测值作为有效电压值输 出；若均为故障状态，则取所述中间直流电压计算值为有效电压值输出。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3)中还包括模型参数实时更新步骤，具体步 骤为：当待诊断中间电压传感器诊断为正常状态时，将当前第二预设时间段内采集到的网 压值、所述中间直流电压检测值输入至所述关系模型中进行参数辨识，得到参数更新后的 关系模型以用于下一次诊断。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于： 1)本专利技术根据机车正常工况下牵引变流器充电过程的历史数据，预先建立牵引变 流器充电时网压值与中间直流电压值之间的关系模型，由关系模型来表征网压值与中间直 流电压值之间的关系；再根据实时检测值与由关系模型得到的计算值进行比较，来对中间 电压传感器进行实时诊断，从而可针对传感器的各种故障工况进行诊断，实现中间电压传 感器故障的有效判断，不需要增加任何硬件成本，实现操作简单且诊断效率及精度高； 2)本专利技术进一步利用最小二乘法辨识出关系模型的初始参数，从而获得网压值与 中间直流电压值之间的关系，辨识过程简单且辨识得到的模型精度高； 3)本专利技术进一步的若诊断出中间电压传感器为正常状态，则根据正常工况下的实 时数据对关系模型中模型参数进行实时更新，以降低元件老化等对模型精度的影响，保证 模型的有效性； 4)本专利技术进一步通过诊断出两个中间电压传感器的故障后，由故障诊断结果来综 合判断得出有效电压值，能够有效提高中间直流电压检测的精度，同时大大提高系统的可 用性。【附图说明】 图1是机车牵引变流器充电回路的结构原理示意图。 图2是本实施例机车牵引变流器的中间电压传感器故障诊断方法的实现流程示 意图。 图3是本专利技术具体实施例中关系模型输出电压与样本输出电压的波形对比结果 示意图。 图4是本专利技术具体实施例中采用关系模型的预测误差结果示意图。 图5是本专利技术具体实施例中采用第1组历史数据与关系模型输出的对比结果示意 图。 图6是本专利技术具体实施例中采用第1组历史数据时关系模型的模型误差结果示意 图。 图7是本专利技术具体实施例中采用第2组历史数据与关系模型输出的对比结果示意 图。 图8是本专利技术具体实施例中采用第2组历史数据时关系模型的模型误差结果示意 图。 图9是本专利技术具体实施例中步骤3)的具体实现流程示意图。 图10是本实施例中封装得到的中间电压传感器故障诊断模块的接口原理示意 图。 图11是本专利技术具体实施例中两个中间电压传感器故障诊断的结果示意图。【具体实施方式】 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而 限制本专利技术的保护范围。 如图2所示，本实施例机车牵引变流器的中间电压传感器故障诊断方法，步骤包 括： 1)预先在机车处于正常工况下对目标牵引变流器进行充电，并检测输入不同网压 值时输出的中间直流电压值，建立得到网压值与中间直流电压值之间的关系模型； 2)实时采集目标牵引变流器输入的网压值，以及待诊断中间电压传感器输出的中 间直流电压检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机车牵引变流器的中间电压传感器故障诊断方法，其特征在于，步骤包括：1)预先在机车处于正常工况下对目标牵引变流器进行充电，并检测输入不同网压值时输出的中间直流电压值，建立得到网压值与中间直流电压值之间的关系模型；2)实时采集目标牵引变流器输入的网压值，以及待诊断中间电压传感器输出的中间直流电压检测值；3)根据所述关系模型计算所述步骤2)采集到的网压值所对应的中间直流电压值，得到中间直流电压计算值；将所述中间直流电压检测值与所述中间直流电压计算值进行比较，并根据比较结果对待诊断中间电压传感器的故障状态进行诊断。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李学明，高首聪，成正林，刘良杰，徐绍龙，彭辉，黄明明，蒋奉兵，袁靖，廖亮，郑勇，阳志雄，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43