[发明专利]交错反激式微逆变器的开路故障诊断方法

权利要求书

1.一种交错反激式微逆变器的开路故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤： 

构建观测器，用所述观测器对交错反激式微逆变器中的任一主开关器件所在的支路电流进行在线估计并生成估计电流； 

根据所述估计电流与同一位置处实际测量所得的实际电流生成电流残差； 

将所述电流残差的H2范数与残差阈值进行比较，从而判断所述交错反激式微逆变器中的所述主开关器件是否发生开路故障。 

2.根据权利要求1所述的交错反激式微逆变器的开路故障诊断方法，其特征在于，所述判断所述交错反激式微逆变器中的所述主开关器件是否发生开路故障，包括以下判断步骤： 

当所述电流残差的H2范数小于所述残差阈值时，判断无开路故障发生，继续监测； 

当所述电流残差的H2范数不小于所述残差阈值时，判断所述主开关器件所在的支路发生开路故障。 

3.根据权利要求2所述的交错反激式微逆变器的开路故障诊断方法，其特征在于，当发生开路故障，所述方法还包括步骤： 

根据所述电流残差的正负确定发生了开路故障的主开关器件支路。 

4.根据权利要求3所述的交错反激式微逆变器的开路故障诊断方法，其特征在于，当确定发生了开路故障的主开关器件支路后，所述方法还包括步骤： 

去掉系统均流环，并关闭发生了开路故障的主开关器件支路的主开关器件的驱动信号。 

5.根据权利要求1至4中任一项所述的交错反激式微逆变器的开路故障诊断方法，其特征在于，所述构建观测器，包括以下步骤： 

a.采用开关周期平均方法对交错反激式微逆变器进行建模，建立基于开关周期平均的单路反激式变换器的三阶非线性模型，公式如下： 

其中，u_ac为交错反激式微逆变器输出端接入的电网电压，u_pv为交错反激式微逆变器中光伏板的直流侧电压，d、d′分别为主开关器件S_PV在一个开关周期里的开通时间与关断时间，且d′＝1-d，R_p为所述单路反激式微逆变器中的变压器内阻，L_m为所述单路反激式微逆 变器中的变压器电感，R_f、L_f、C_f分别为输出端的滤波电阻、滤波电感和滤波电容，R_on为主开关器件S_PV的导通电阻，N为变压器副边到原边的匝数比，i_ac为副边滤波电感电流，i_Lm为上支路原边励磁电感实际电流，u_f为副边滤波电容电压； 

b.对所述三阶非线性模型，采用稳态工作点处进行小偏差线性化处理：假定变换器工作在稳态工作点Q，该点的稳态占空比D＝u_ac/(u_ac+u_pv)，设I_Lm、I_ac、V_f分别为稳态原边励磁电感电流、副边滤波电感电流、滤波电容电压； 

在所述稳态工作点处对状态变量和输入变量引入微小扰动，即： 

将所述公式(2)代入所述公式(1)可得 

利用稳态关系将公式(3)进行化简，并且将二阶交流项近似为0，可得： 

式中：D′＝1-D，R＝D(R_on+R_p)，k＝u_pv-I_Lm(R_on+R_p)+u_ac/N，获得单路反激式变换器的线性化小信号模型，公式如下： 

其中，且D′＝1-D，R＝D(R_on+R_p)，k＝u_pv-I_Lm(R_on+R_p)+u_ac/N；y＝[i_Lm]分别为状态变量、控制输入和可测输出；分别为状态矩阵、控制矩阵和输出矩阵，且有：为状态变量的一阶导数； 

c.构建观测器，公式为： 

其中，分别为状态变量及可测输出量的估计值，H为观测器输出误差补偿矩阵； 

d.根据反激式变换器的线性化小信号模型，令状态估计误差为则有， 

式中，e_iLm为上支路原边励磁电感电流估计误差、e_iac为副边滤波电感电流估计误差、e_uf为副边电容电压估计误差； 

并用所述线性化小信号模型减去所述状态观测器，得到： 

结合所述公式(7)和所述公式(8)式，可得： 

选择观测器输出误差反馈增益矩阵H使得(A-HC)稳定。