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专利号: 2020110138526
申请人: 江西理工大学
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:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种磁悬浮列车悬浮斩波器故障诊断方法,所述悬浮斩波器包括控制器、滤波器、RC预充电电路开关、主回路接触器、预充电电阻、熔断器、直流母线电容、直流母线电压传感器、模数转换器、IGBT驱动器、第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第一二极管、第二二极管、第一输出电抗、第二输出电抗、第一输出电流传感器、第二输出电流传感器,电磁铁接口,其中,直流母线电压传感器和模数转换器组成母线电压采样电路,RC预充电电路开关、预充电电阻、熔断器和直流母线电容构成RC充电回路,滤波器通过直流电源输入接口与直流电源连接,直流电源提供直流源电压,控制器发出PWM1及PWM2控制信号,并经IGBT驱动器后分别接入第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管,所述电磁铁接口与电磁铁连接,其特征在于,所述磁悬浮列车悬浮斩波器故障诊断方法包括以下步骤:S1、RC充电回路诊断:控制器发出指令,接通RC充电回路,根据设定的充电时间,通过直流母线电容读取母线电压值,并比较直流源电压值与母线电压值之间的差值与设定的一定直流源电压值的大小,依次进行母线电压采样电路、预充电电阻以及直流母线电容的故障诊断;

S2、主回路接触器和熔断器故障诊断:若RC充电回路能够正常工作,采样的母线电压值等于直流源电压值,RC预充电电路开关闭合,RC充电回路工作,在设定的时间内RC充电回路充电完成后,控制器发出指令闭合主回路接触器,断开预充电电阻,间隔一定时间对母线电压值多次采样进行读取,如果母线电压值的多次采样值,呈现递减趋势,则表明主回路接触器或者是熔断器损坏;

S3、第一输出电流传感器、第二输出电流传感器故障诊断:通过对比第一输出电流传感器及第二输出电流传感器两个电流采样值大小,将第一输出电流传感器和第二输出电流传感器的差值与设定的阈值进行比较,则判定第一输出电流传感器和第二输出电流传感器故障;

S4、第一输出电抗、第二输出电抗及电磁铁故障诊断:在主回路接触器、熔断器、第一输出电流传感器、第二输出电流传感器正常情况下,采用直流电源给悬浮斩波器供电,控制器控制输出PWM1信号和PWM2信号,运行一段时间后,读取第二输出电流传感器的电流值,将读取的电流值与理论电流值进行比较,进而判断第一输出电抗、第二输出电抗及电磁铁是否故障;

S5、第一二极管、第二二极管故障诊断:控制器控制输出PWM1控制信号,保证第一绝缘栅双极型晶体管处于开关状态,第二绝缘栅双极型晶体管处于截止状态,根据控制器是否监测到IGBT驱动器的状态输出信号,进而判断第一二极管是否出现故障;控制器控制输出PWM2控制信号,保证第二绝缘栅双极型晶体管处于开关状态,第一绝缘栅双极型晶体管处于截止状态,根据控制器是否监测到IGBT驱动器的状态输出信号,进而判断判断第二二极管是否出现短路故障;

S6、第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管故障诊断:在主回路接触器、熔断器、第一输出电流传感器、第二输出电流传感器正常情况下,控制器通过控制输出的PWM1及PWM2信号,保证第一绝缘栅双极型晶体管处于导通状态,读取第二输出电流传感器的电流值,将其与预设的电流阈值比较,进而判断其是否发生故障;控制器通过控制输出的PWM1及PWM2信号,保证第二绝缘栅双极型晶体管处于导通状态,读取第二输出电流传感器的电流值,将其与预设的电流阈值比较,进而判断其是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮列车悬浮斩波器故障诊断方法,其特征在于,所述步骤S1具体分为以下步骤:

S11、控制器发出指令,接通RC充电回路,在10RC充电时间时,通过直流母线电容读取母线电压值,若直流源电压值与母线电压值的差值小于5%*直流源电压值,则判断母线电压采样电路正常,否则判定母线电压采样电路异常;

S12、断开RC充电回路,等待母线电压值为0,控制器发出指令,接通RC充电回路,在3RC充电时间时,读取母线电压值,若母线电压值小于0.95*直流源电压值,且(0.95*直流源电压值-母线电压值)>5%*0.95*直流源电压,则重新断开RC充电回路,等待母线电压值为0,控制器发出指令,接通RC充电回路,在5RC充电时间时,读取母线电压的值,母线电压值小于

0.99*直流源电压值,且(0.99*直流源电压值-母线电压值)>5%*0.99*直流源电压值,则判断预充电电阻故障;若母线电压值大于0.95*直流源电压值,则进入步骤S13;

S13、判定是否直流母线电容老化导致电容容值减小,从而导致充电时间大大减小,具体表现为:

等待母线电压值为0,接通RC充电回路,等待直流母线电容的电容值到达直流源电压值的0.63、0.86、0.95倍时,分别记录其时间,将记录的时间与0.63倍的直流源电压值,0.86倍的直流源电压值,0.95倍的直流源电压值对应的理论充电时间进行比较,进而判定直流母线电容是否出现老化故障。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮列车悬浮斩波器故障诊断方法,其特征在于,所述0.63倍的直流源电压值,0.86倍的直流源电压值,0.95倍的直流源电压值对应的理论充电时间分别为RC、2RC、3RC,若记录的时间比理论计算值小20%,则判定直流母线电容出现老化故障。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮列车悬浮斩波器故障诊断方法,其特征在于,所述步骤S2具体表现为:若RC充电回路能够正常工作,母线电压值等于直流源电压值,RC预充电电路开关闭合,RC充电回路工作,在5RC充电回路充电完成后,控制器发出指令闭合主回路接触器,断开预充电电阻,间隔3秒对母线电压值3次采样进行读取,如果母线电压值的3次采样值,呈现递减趋势,则表明主回路接触器或者是熔断器损坏。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮列车悬浮斩波器故障诊断方法,其特征在于,所述步骤S3中若第一输出电流传感器和第二输出电流传感器的差值超过5%,则判定第一输出电流传感器和第二输出电流传感器故障。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮列车悬浮斩波器故障诊断方法,其特征在于,步骤S4中控制器具体输出占空比60%的PWM1控制信号,占空比80%的PWM2控制信号,运行一段时间后,读取第二输出电流传感器的电流值,理论电流值等于(2*占空比-1)*母线电压值/电磁铁阻值,如果读取的电流值与理论电流值相差10%,则判定第一输出电抗、第二输出电抗及电磁铁中至少一个故障。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮列车悬浮斩波器故障诊断方法,其特征在于,所述步骤S5具体表现为:控制器输出一个占空比10%的PWM1控制信号,控制第一绝缘栅双极型晶体管处于开关状态,此时PWM2保持低电平,保证第二绝缘栅双极型晶体管处于截止状态,如果控制器监测到IGBT驱动器的状态输出信号,则判断第一二极管出现了短路故障;控制器输出一个占空比10%的PWM2控制信号,控制第二绝缘栅双极型晶体管处于开关状态,此时PWM1保持低电平,保证第一绝缘栅双极型晶体管处于截止状态,如果控制器监测到驱动器的状态输出信号,则判断第二二极管出现了短路故障。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮列车悬浮斩波器故障诊断方法,其特征在于,所述步骤S6具体表现为:

主回路接触器、熔断器、第一输出电流传感器、第二输出电流传感器正常情况下,控制器输出一个常开的PWM1控制信号,控制第一绝缘栅双极型晶体管处于导通状态,此时PWM2保持低电平,保证第二绝缘栅双极型晶体管处于截止状态,读取第二输出电流传感器的电流值,如果电流值不为0,则第二绝缘栅双极型晶体管发生短路故障;

控制器输出一个常开的PWM2控制信号,保证第二绝缘栅双极型晶体管处于导通状态,此时PWM1保持低电平,保证第一绝缘栅双极型晶体管处于截止状态,读取第二输出电流传感器的电流值,如果电流值不为0,则判定第一绝缘栅双极型晶体管发生短路故障;

控制器输出一个常高的PWM1控制信号,控制第一绝缘栅双极型晶体管处于导通状态,此时控制器再输出一个占空比60%的PWM2控制信号,读取第二输出电流传感器的电流值的电流值,如果电流值为0,则第二绝缘栅双极型晶体管发生断路故障;

控制器输出一个常高的PWM2控制信号,控制第二绝缘栅双极型晶体管处于导通状态,此时控制器再输出一个占空比60%的PWM1控制信号,读取第二输出电流传感器的电流值的电流值,如果电流值为0,则第一绝缘栅双极型晶体管发生断路故障。