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专利号: 2019103215224
申请人: 浙江万里学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于相电压残差的T型三电平逆变器故障诊断方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:搭建一个T型三电平逆变器,该T型三电平逆变器为能正常工作的T型三电平逆变器或为已加入了一种开路故障的T型三电平逆变器;其中,已加入的开路故障为12种开路故障中的一种,第1种开路故障~第12种开路故障对应为a相的第一绝缘栅双极型晶体管Sa1、a相的第二绝缘栅双极型晶体管Sa2、a相的第三绝缘栅双极型晶体管Sa3、a相的第四绝缘栅双极型晶体管Sa4、b相的第一绝缘栅双极型晶体管Sb1、b相的第二绝缘栅双极型晶体管Sb2、b相的第三绝缘栅双极型晶体管Sb3、b相的第四绝缘栅双极型晶体管Sb4、c相的第一绝缘栅双极型晶体管Sc1、c相的第二绝缘栅双极型晶体管Sc2、c相的第三绝缘栅双极型晶体管Sc3、c相的第四绝缘栅双极型晶体管Sc4其中的任一晶体管发生开路故障;步骤二:获取该T型三电平逆变器的a相电压、b相电压和c相电压,对应记为Uan、Ubn和Ucn;然后对Uan进行滤波处理以去除高频噪声,将去除高频噪声后的电压记为U'an;同样,对Ubn进行滤波处理以去除高频噪声,将去除高频噪声后的电压记为U'bn;对Ucn进行滤波处理以去除高频噪声,将去除高频噪声后的电压记为U'cn;再以a相参考电压Urefa为基准,对U'an进行放大或缩小处理,将放大或缩小处理后的电压记为U”an;同样,以b相参考电压Urefb为基准,对U'bn进行放大或缩小处理,将放大或缩小处理后的电压记为U”bn;以c相参考电压Urefc为基准,对U'cn进行放大或缩小处理,将放大或缩小处理后的电压记为U”cn;其中,Uan、Ubn、Ucn、U'an、U'bn、U'cn、U”an、U”bn、U”cn、Urefa、Urefb、Urefc的单位均为伏特;步骤三:计算该T型三电平逆变器的a相残差电压,记为Ucca,Ucca=Urefa-U”an;然后判断Ucca中是否存在采样电压值大于+2伏特或小于-2伏特,若存在,则判定该T型三电平逆变器的a相电路发生故障,再执行步骤四;若不存在,则判定该T型三电平逆变器的a相电路未发生故障,再执行步骤五;其中,Ucca的单位为伏特,获取采样电压值的过程中设定采样周期为T'、采样点数为Num个;步骤四:将Ucca中第1个大于+2伏特或小于-2伏特的采样电压值的采样时刻作为起始时刻;然后从Ucca中提取起始时刻开始的一个时间周期的电压,记为U'cca;接着计算U'cca的平均值和U'cca的正负峰差值,对应记为Ua ,ave和Ua ,PN,Ua ,PN=||Ua ,pos|-|

Ua,neg||;再根据Ua,ave和Ua,PN判定该T型三电平逆变器的a相电路中发生开路故障的绝缘栅双极型晶体管,若Ua,ave>0且Ua,PN>Vth,则判定该T型三电平逆变器中的a相的第一绝缘栅双极型晶体管Sa1发生开路故障,故障诊断结束;若Ua ,ave>0且Ua ,PN<Vth,则判定该T型三电平逆变器中的a相的第二绝缘栅双极型晶体管Sa2发生开路故障,故障诊断结束;若Ua ,ave<0且Ua ,PN>Vth,则判定该T型三电平逆变器中的a相的第三绝缘栅双极型晶体管Sa3发生开路故障,故障诊断结束;若Ua ,ave<0且Ua ,PN<Vth,则判定该T型三电平逆变器中的a相的第四绝缘栅双极型晶体管Sa4发生开路故障,故障诊断结束;其中,T”表示一个时间周期,T”与T'相同,U'cca、Ua,ave、Ua,PN、Ua,pos、Ua,neg的单位均为伏特,t为时间积分变量,符号“|  |”为取绝对值符号,Ua,pos表示U'cca的正峰值,Ua,neg表示U'cca的负峰值,Vth为设定的电压阈值,Vth的单位为伏特;步骤五:计算该T型三电平逆变器的b相残差电压,记为Uccb,Uccb=Urefb-U”bn;然后判断Uccb中是否存在采样电压值大于+2伏特或小于-2伏特,若存在,则判定该T型三电平逆变器的b相电路发生故障,再执行步骤六;若不存在,则判定该T型三电平逆变器的b相电路未发生故障,再执行步骤七;其中,Uccb的单位为伏特,获取采样电压值的过程中设定采样周期为T'、采样点数为Num个;步骤六:将Uccb中第1个大于+2伏特或小于-2伏特的采样电压值的采样时刻作为起始时刻;然后从Uccb中提取起始时刻开始的一个时间周期的电压,记为U'ccb;接着计算U'ccb的平

均值和U'ccb的正负峰差值,对应记为Ub,ave和Ub,PN,Ub,PN=||Ub,pos|-|

Ub,neg||;再根据Ub,ave和Ub,PN判定该T型三电平逆变器的b相电路中发生开路故障的绝缘栅双极型晶体管,若Ub,ave>0且Ub,PN>Vth,则判定该T型三电平逆变器中的b相的第一绝缘栅双极型晶体管Sb1发生开路故障,故障诊断结束;若Ub,ave>0且Ub,PN<Vth,则判定该T型三电平逆变器中的b相的第二绝缘栅双极型晶体管Sb2发生开路故障,故障诊断结束;若Ub ,ave<0且Ub,PN>Vth,则判定该T型三电平逆变器中的b相的第三绝缘栅双极型晶体管Sb3发生开路故障,故障诊断结束;若Ub,ave<0且Ub,PN<Vth,则判定该T型三电平逆变器中的b相的第四绝缘栅双极型晶体管Sb4发生开路故障,故障诊断结束;其中,T”表示一个时间周期,T”与T'相同,U'ccb、Ub,ave、Ub,PN、Ub,pos、Ub,neg的单位均为伏特,t为时间积分变量,符号“||”为取绝对值符号,Ub,pos表示U'ccb的正峰值,Ub,neg表示U'ccb的负峰值,Vth为设定的电压阈值,Vth的单位为伏特;步骤七:计算该T型三电平逆变器的c相残差电压,记为Uccc,Uccc=Urefc-U”cn;然后判断Uccc中是否存在采样电压值大于+2伏特或小于-2伏特,若存在,则判定该T型三电平逆变器的c相电路发生故障,再执行步骤八;若不存在,则判定该T型三电平逆变器的c相电路未发生故障,再执行步骤九;其中,Uccc的单位为伏特,获取采样电压值的过程中设定采样周期为T'、采样点数为Num个;步骤八:将Uccc中第1个大于+2伏特或小于-2伏特的采样电压值的采样时刻作为起始时刻;然后从Uccc中提取起始时刻开始的一个时间周期的电压,记为U'ccc;接着计算U'ccc的平均值和U'ccc的正负峰差值,对应记为Uc,ave和Uc,PN,Uc,PN=||Uc,pos|-|

Uc,neg||;再根据Uc,ave和Uc,PN判定该T型三电平逆变器的c相电路中发生开路故障的绝缘栅双极型晶体管,若Uc,ave>0且Uc,PN>Vth,则判定该T型三电平逆变器中的c相的第一绝缘栅双极型晶体管Sc1发生开路故障,故障诊断结束;若Uc ,ave>0且Uc ,PN<Vth,则判定该T型三电平逆变器中的c相的第二绝缘栅双极型晶体管Sc2发生开路故障,故障诊断结束;若Uc ,ave<0且Uc ,PN>Vth,则判定该T型三电平逆变器中的c相的第三绝缘栅双极型晶体管Sc3发生开路故障,故障诊断结束;若Uc,ave<0且Uc,PN<Vth,则判定该T型三电平逆变器中的c相的第四绝缘栅双极型晶体管Sc4发生开路故障,故障诊断结束;其中,T”表示一个时间周期,T”与T'相同,U'ccc、Uc,ave、Uc,PN、Uc,pos、Uc,neg的单位均为伏特,t为时间积分变量,符号“|  |”为取绝对值符号,Uc,pos表示U'ccc的正峰值,Uc,neg表示U'ccc的负峰值,Vth为设定的电压阈值,Vth的单位为伏特;步骤九:继续对该T型三电平逆变器进行故障诊断。2.根据权利要求1所述的基于相电压残差的T型三电平逆变器故障诊断方法,其特征在于所述的步骤二中,滤波处理采用的方法为低通滤波方法。3.根据权利要求1或2所述的基于相电压残差的T型三电平逆变器故障诊断方法,其特征在于所述的步骤二中,放大或缩小处理的比例的确定过程为:在该T型三电平逆变器正常工作的情况下,获取正常工作下的a相电压、b相电压和c相电压,对应记为Unormal-an、Unormal-bn和Unormal-cn;然后将Unormal-an的峰值与Urefa的峰值的比值作为U'an放大或缩小处理的比例,将Unormal-bn的峰值与Urefb的峰值的比值作为U'bn放大或缩小处理的比例,将Unormal-cn的峰值与Urefc的峰值的比值作为U'cn放大或缩小处理的比例;其中,Unormal-an、Unormal-bn和Unormal-cn的单位均为伏特。