一种三相逆变器开路故障的诊断方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三相逆变器开路故障的诊断方法，包括：通过电流互感器获得A、B、C三相输出电流数据，列出三相输出电流的时间表达式；将三相输出电流的时间表达式转换为空间直角坐标系下的空间轨迹表达式；依据空间轨迹表达式绘制空间轨迹图；使用空间轨迹图在既有故障空间轨迹图集合中进行检索，若检索到与空间轨迹图所匹配的既有故障空间轨迹图集合中的集合项，则将检索到的集合项对应的故障类型输出为诊断结果。实现了通过电流互感器测量得到逆变器的A、B、C三相输出电流，利用三相输出电流对三相逆变器的开路故障情况进行诊断的功能，具有不需要对三相逆变器进行电路改造、便利、快捷、准确等优点。

A Diagnostic Method, Device and Electronic Equipment for Open-circuit Fault of Three-phase Inverter

The invention discloses an open-circuit fault diagnosis method for three-phase inverters, which includes: obtaining three-phase output current data of A, B and C through current transformers, listing the time expression of three-phase output current; converting the time expression of three-phase output current into space trajectory expression in space rectangular coordinate system; drawing space trajectory diagram according to space trajectory expression; and using space. The trajectory graph is retrieved in the set of existing fault space trajectory graphs. If the set items in the set of existing fault space trajectory graphs matched with the space trajectory graphs are retrieved, the fault types corresponding to the retrieved set items are output as diagnostic results. The three-phase output currents of A, B and C of the inverters are measured by current transformer, and the open-circuit fault of the three-phase inverters is diagnosed by using the three-phase output current. It has the advantages of convenience, rapidity and accuracy without revamping the circuit of the three-phase inverters.

【技术实现步骤摘要】
一种三相逆变器开路故障的诊断方法、装置及电子设备
本专利技术涉及电力电子领域，特别是指一种三相逆变器的开路故障诊断方法、装置及电子设备。
技术介绍
三相逆变器如今不仅广泛应用于工业生产中，还在交通运输行业扮演着至关重要的角色。但是由于其自身元器件的敏感性及工作环境的不确定性，其故障率在电力电子系统中也一直高居不下，近些年来针对三相逆变器的功率管的开路故障诊断技术层出不穷，主要可分为电压诊断法及电流诊断法两类。现有的开路故障诊断技术虽各有优势，但是机车逆变器却存在许多难以改变的客观条件制约了许多方法的施展。首先，机车上的系统不允许随意改造，很难通过获取其控制信号或加装额外的电压传感器来对系统进行诊断；其次，牵引变流器负载变化范围大，变化速度快，负载变化多且频繁，部分以输出电流作为诊断变量的方法对负载变化较为敏感。三相逆变器中通常有A、B、C三相输出电流，开路故障可以分为以下三大类(参考图1)：1、单管故障，如A相V1发生开路故障；2、同相两管故障，如A相V1、V2发生开路故障；3、异相两管故障，如A、B两相V1、V3发生开路故障。将以上故障归类之后，总共可以划分成6种单管开路故障、3种同相两管开路故障、12种异相两管开路故障。现在，通过不改造逆变器的电路而方便、简单、快捷的进行开路故障的诊断的方法还没有提出。
技术实现思路
有鉴于此，为克服通过改造三相逆变器的电路，方便快捷的获得开路故障的诊断结果，本专利技术提出一种三相逆变器的开路故障诊断方法、装置及电子设备，具有简单易行、耗时短(一周期)、不要系统控制信号且不需要额外传感器的效果。第一方面，本专利技术提供了一种三相逆变器开路故障的诊断方法，包括：通过电流互感器获得A、B、C三相输出电流数据，列出三相输出电流的时间表达式；将三相输出电流的时间表达式转换为空间直角坐标系下的空间轨迹表达式；依据空间轨迹表达式绘制空间轨迹图；使用空间轨迹图在既有故障空间轨迹图集合中进行检索，若检索到与空间轨迹图所匹配的既有故障空间轨迹图集合中的集合项，则将检索到的集合项对应的故障类型输出为诊断结果。在一些实施方式中，三相输出电流与空间直角坐标的对应关系为：x＝ia(t)，y＝ib(t)，z＝ic(t)，其中，ia(t)、ib(t)、ic(t)分别为随时间t变化的A、B、C三相输出电流；x，y，z分别为空间直角坐标系的三个坐标轴。在一些实施方式中，判断空间轨迹图的故障类型的方法还包括：基于质心标准公式和三相输出电流的时间表达式，获得空间轨迹图的质心坐标；判断质心坐标是否为(0,0,0)，若是，则为同相两管故障；若否，则为单管故障或异相两管故障；对同相两管故障的空间轨迹图进行斜率判断，获得诊断结果；对单管故障或异相两管故障的空间轨迹图进行质心坐标的判断，获得诊断结果。在一些实施方式中，对同相两管故障的空间轨迹图进行斜率判断包括：取空间轨迹图中的任意两点，获得两点所确定的直线的斜率；判断斜率与x、y、z轴中任意一个的斜率匹配，得到对应的诊断结果。在一些实施方式中，对单管故障或异相两管故障的空间轨迹图进行质心坐标的判断包括：获得空间轨迹图的质心坐标；使用质心坐标与至少一个预设的故障质心坐标进行对比，若存在与质心坐标相匹配的预设的故障质心坐标，则将相匹配的预设的故障质心坐标对应的故障类型输出为诊断结果。在一些实施方式中，质心标准公式为：其中，mi-非故障情况下的空间轨迹图中的i质点的质量，xi-非故障情况下的空间轨迹图中的i质点的x轴坐标值。在一些实施方式中，非故障情况下的A、B、C三相输出电流的时间表达式为：其中，Iam、Ibm、Icm分别为A、B、C三相输出电流的幅值；ω为电流角频率；为两相电流之间的相位差；非故障情况下的A、B、C三相输出电流的时间表达式转换为空间轨迹表达式为：在一些实施方式中，A相发生单管V1管开路故障情况下的三相输出电流的时间表达式为：其中，Im为三相输出电流的幅值；A相发生单管V1管开路故障情况下的空间轨迹表达式为：在一些实施方式中，A相发生两管V1、V2管开路故障情况下的三相输出电流的时间表达式为：A相发生两管V1、V2管开路故障情况下的空间轨迹表达式为：在一些实施方式中，A、B两相发生两管V1、V3管开路故障情况下的三相输出电流的时间表达式为：A、B两相发生两管V1、V3管开路故障情况下的空间轨迹表达式为：(0,0,0)ωt∈[2kπ+2/3π,2kπ+π)，第二方面，本专利技术提供了一种三相逆变器开路故障的诊断装置，包括：获取模块，通过电流互感器获得A、B、C三相输出电流数据，列出三相输出电流的时间表达式；转换模块，将三相输出电流的时间表达式转换为空间直角坐标系下的空间轨迹表达式；画图模块，依据空间轨迹表达式绘制空间轨迹图；诊断模块，使用空间轨迹图在既有故障空间轨迹图集合中进行检索，空间轨迹图所匹配的既有故障空间轨迹图集合中的集合项对应的故障类型即为诊断结果。第三方面，本专利技术提供了一种三相逆变器开路故障的诊断方法的电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行程序时实现如上述任意一项所述的方法。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种三相逆变器的开路故障诊断方法、装置及电子设备，实现了通过电流互感器测量得到逆变器的A、B、C三相输出电流，利用三相输出电流对三相逆变器的开路故障情况进行诊断的功能，具有不需要对三相逆变器进行电路改造、便利、快捷、准确等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的25T型客车逆变器结构图；图2为本专利技术实施例的非故障情况下的三相输出电流的空间轨迹图；图3为本专利技术实施例的各故障类型的空间轨迹图的形变示意图；图4为本专利技术实施例的A、B两相两管V1、V3故障情况下的三相输出电流分段分析图；图5为本专利技术实施例的实验设备图；图6为本专利技术实施例的实验模型验证；图7为本专利技术实施例的变负载情况下椭圆环的形变趋势；图8为本专利技术实施例的单管故障空间轨迹图；图9为本专利技术实施例的同相两管故障空间轨迹图；图10为本专利技术实施例的异相两管故障空间轨迹图；图11为本专利技术实施例的三相逆变器开路故障的诊断方法流程图；图12为本专利技术实施例的三相逆变器开路故障的诊断装置结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。本专利技术实施例提供了一种三相逆变器开路故障的诊断方法、装置及电子设备，下面结合附图对本专利技术所提供的方法的技术方案做进一步的详尽的阐释。作为本专利技术的一个实施例，参考图11，为本专利技术实施例的三相逆变器开路故障的诊断方法流程图，提供了一种三相逆变器开路故障的诊断方法，包括：步骤1，通过电流互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相逆变器开路故障的诊断方法，其特征在于，包括：通过电流互感器获得A、B、C三相输出电流数据，列出三相输出电流的时间表达式；将所述三相输出电流的时间表达式转换为空间直角坐标系下的空间轨迹表达式；依据所述空间轨迹表达式绘制空间轨迹图；使用所述空间轨迹图在既有故障空间轨迹图集合中进行检索，若检索到与所述空间轨迹图所匹配的所述既有故障空间轨迹图集合中的集合项，则将检索到的所述集合项对应的故障类型输出为诊断结果。

【技术特征摘要】
1.一种三相逆变器开路故障的诊断方法，其特征在于，包括：通过电流互感器获得A、B、C三相输出电流数据，列出三相输出电流的时间表达式；将所述三相输出电流的时间表达式转换为空间直角坐标系下的空间轨迹表达式；依据所述空间轨迹表达式绘制空间轨迹图；使用所述空间轨迹图在既有故障空间轨迹图集合中进行检索，若检索到与所述空间轨迹图所匹配的所述既有故障空间轨迹图集合中的集合项，则将检索到的所述集合项对应的故障类型输出为诊断结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三相输出电流与所述空间直角坐标的对应关系为：x＝ia(t)，y＝ib(t)，z＝ic(t)，其中，ia(t)、ib(t)、ic(t)分别为随时间t变化的A、B、C三相输出电流；x，y，z分别为所述空间直角坐标系的三个坐标轴。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，判断所述空间轨迹图的所述故障类型的方法还包括：基于质心标准公式和所述三相输出电流的时间表达式，获得所述空间轨迹图的质心坐标；判断所述质心坐标是否为(0,0,0)，若是，则为同相两管故障；若否，则为单管故障或异相两管故障；对所述同相两管故障的所述空间轨迹图进行斜率判断，获得所述诊断结果；对所述单管故障或异相两管故障的所述空间轨迹图进行所述质心坐标的判断，获得所述诊断结果。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述同相两管故障的所述空间轨迹图进行斜率判断包括：取所述空间轨迹图中的任意两点，获得所述两点所确定的直线的斜率；判断所述斜率与x、y、z轴中任意一个的斜率匹配，得到对应的所述诊断结果。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述单管故障或异相两管故障的所述空间轨迹图进行所述质心坐标的判断包括：获得所述空间轨迹图的所述质心坐标；使用所述质心坐标与至少一个预设的故障质心坐标进行对比，若存在与所述质心坐标相匹配的所述预设的故障质心坐标，则将相匹配的所述预设的故障质心坐标对应的故障类型输出为所述诊断结果。6.根据权利要求3所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯迪，于天剑，向超群，成庶，伍珣，刘暾，罗屿，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43