一种三电平有源滤波器IGBT开路故障定位方法技术

一种三电平有源滤波器IGBT开路故障定位方法，属于变频器IGBT故障诊断方法。故障诊断方法，通过两种具体方法观测有源滤波器三相输出点X对直流母线中点M的电位，并通过相似度比较来确定具体发生开路故障IGBT的位置；一种方法是通过电路理论回路方程来实时求出三相输出点X对母线中点M的电位差，代表实际真实的电位差；另一种方法是先假设X相的4个IGBT分别开路后，通过电流回路分析推算得出X相4个IGBT开路后三相输出点X对母线中点M的电位差，代表推测出的电位差。推测电位差中有且只有一个波形与第一种方法求得的电位差相近，从而判断出故障。优点：1)独立于负载种类。2)在负载突变情况下仍可以精确诊断；3)精确性高，4)不需要额外的硬件成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变频器IGBT故障诊断方法，特别是一种三电平有源滤波器IGBT开路故障定位方法。
技术介绍
变频器在电机调速领域应用广泛。变频器必然要用到高开关频率的功率开关器件。功率开关器件常常有损坏的情况发生，一旦功率器件故障发生将影响系统工作甚至导致停机。据统计，功率器件故障占据变频器故障的70％以上，因此快速有效的对功率器件进行故障定位，并做出保护和容错措施对于变频器至关重要。研究已经发现了很多变频器功率器件故障诊断方法，比如PARK矢量法、神经网络方法等等。这些方法只适用与变频调速系统，不适用于有源滤波器，根本原因是因为电机调速的目标是实现电流的正弦化。对于变频器，故障状态时，电流不再是正弦，这是很容易进行判别的。但对于有源滤波器时，这些判断方法的准确性大大降低了。因为有源滤波器电流输出的目标大部分情况下都不是正弦，甚至有源滤波器的正常状态电流比电机调速变频器的故障状态电流更不规则。而且有源滤波器有时需要补偿零序分量，因此功率器件故障判断难度很大。传统的IGBT故障诊断方法，一般只适用正常工作输出电流为正弦的情况，而且传统故障诊断方法的准确性受负载的限制，在很多负载情况下不适用。传统的检测方法一般不适用于三相电流不平衡的情况。另外传统方法在负载突变的时候很容易出现误诊断的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种三电平有源滤波器IGBT开路故障定位方法，解决现有有源滤波器的功率器件故障判断难度很大的问题。本专利技术的目的是这样实现的：该故障定位方法包括以下步骤：步骤一：模拟量信号采集，包括三电平三相四线制有源滤波器的三相进线电压eA、eB、eC，三相输出电流iA、iB、iC，直流母线电压，所述的直流母线电压包括上母线电压udc1和下母线电压udc2，以及中线电流iN；步骤二：当故障没有发生时，根据有源滤波器的控制脉冲Sx的状态，该Sx的状态可直接由控制器读取获得，以及步骤一采集的直流母线电压信号推算出有源滤波器三相输出点X对于有源滤波器直流母线中点M的电位VXM，即VAM、VBM、VCM，其中X＝A or B or C；步骤三：根据步骤一所采集的部分信号，代入公式 V X M C = i X · r X + L X · di X d t + e X - L N · di N d t - i N · r N ]]>分别求出有源滤波器三相输出点X对于有源滤波器直流母线中点M的实际电位即(简称)；步骤四：用步骤二中的VXM与步骤三中的做差，得到X点对M点的电位误差步骤五：当故障已经发生时，通过对三电平有源滤波器IGBT故障时的回路分析，可以预测出某IGBT发生故障时X相对应桥臂的X点对M点的预测电位具体可以通过下式获得： V X M * = V X M ′ | i X | > ϵ e X - 2 3 Σ i ≠ X i ∈ { A , B , C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平有源滤波器IGBT开路故障定位方法，其特征是：该故障定位方法包括以下步骤：步骤一：模拟量信号采集，包括三电平三相四线制有源滤波器的三相进线电压eA、eB、eC，三相输出电流iA、iB、iC，直流母线电压，所述的直流母线电压包括上母线电压udc1和下母线电压udc2，以及中线电流iN；步骤二：当故障没有发生时，根据有源滤波器的控制脉冲Sx的状态，以及步骤一采集的直流母线电压信号推算出有源滤波器三相输出点X对于有源滤波器直流母线中点M的电位VXM，即VAM、VBM、VCM，其中X＝A or B or C；步骤三：根据步骤一所采集的部分信号，代入公式VXMC=iX·rX+LX·diXdt+eX-LN·diNdt-iN·rN]]>分别求出有源滤波器三相输出点X对于有源滤波器直流母线中点M的实际电位即(简称)；步骤四：用步骤二中的VXM与步骤三中的做差，得到X点对M点的电位误差步骤五：当故障已经发生时，通过对三电平有源滤波器IGBT故障时的回路分析，可以预测出某IGBT发生故障时X相对应桥臂的X点对M点的预测电位具体可以通过下式获得：VXM*=VXM′|iX|>ϵeX-23Σi≠Xi∈{A,B,C}ei+13Σi≠X,i∈{A,B,C}ViM|iX|≤ϵ.]]>这里ε取很小的正值；其中的V‘XM可由下表获得；步骤六：用步骤二中的VXM与步骤五中的做差，得到X点对M点的电位误差电位步骤七：将步骤四所得的和步骤六所得的进行数字高频滤波处理，滤除高频噪声；得到和对步骤二到步骤七过程的进一步解释：和是利用两种不同的方法得到的X点到M点的误差电位；一共12个结果，分别对应三电平有源滤波器的12个IGBT，即A相的B相的C相的一共有3个结果，分别对应三电平有源滤波器三相A,B,C桥臂的步骤八：设定阈值λ，λ根据具体系统参数取值，单位为伏，λ取系统设定的直流母线电压值的25％；并判断步骤七所得的三个是否大于阈值λ；如果三个中某个大于阈值λ，则该相发生了IGBT开路故障；步骤九：确定故障相具体4个IGBT中哪个发生了开路故障；步骤八中大于阈值λ，则A相发生IGBT开路故障；此时步骤七所得的中的A相的升级为特征矢量；将与分别做相似度对比，相似度最高的即对应此桥臂IGBT故障的具体位置；如果与相似度最高，则该桥臂的1管发生开路故障；其他故障电位以此类推。...

【技术特征摘要】
1.一种三电平有源滤波器IGBT开路故障定位方法，其特征是：该故障定位方法包括以下步骤：步骤一：模拟量信号采集，包括三电平三相四线制有源滤波器的三相进线电压eA、eB、eC，三相输出电流iA、iB、iC，直流母线电压，所述的直流母线电压包括上母线电压udc1和下母线电压udc2，以及中线电流iN；步骤二：当故障没有发生时，根据有源滤波器的控制脉冲Sx的状态，以及步骤一采集的直流母线电压信号推算出有源滤波器三相输出点X对于有源滤波器直流母线中点M的电位VXM，即VAM、VBM、VCM，其中X＝A or B or C；步骤三：根据步骤一所采集的部分信号，代入公式 V X M C = i X · r X + L X · di X d t + e X - L N · di N d t - i N · r N ]]>分别求出有源滤波器三相输出点X对于有源滤波器直流母线中点M的实际电位即(简称)；步骤四：用步骤二中的VXM与步骤三中的做差，得到X点对M点的电位误差步骤五：当故障已经发生时，通过对三电平有源滤波器IGBT故障时的回路分析，可以预测出某IGBT发生故障时X相对应桥臂的X点对M点的预测电位具体可以通过下式获得： V X M ...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐轶，王珂，张传金，王扬，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32