[发明专利]一种基于故障在线模拟的逆变器开路故障诊断方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于故障在线模拟的逆变器开路故障诊断方法及装置，该方法包括：通过分析待诊断的电机‑逆变器系统在健康状态和预设类型故障状态下的输出电压函数，建立系统在预设类型故障状态下的混杂系统模型；利用混杂系统模型对系统在预设类型故障状态下的电流数据进行在线模拟，得到系统在预设类型故障状态下的模拟电流数据；计算实测电流数据与模拟电流数据之间的相似度；基于计算的相似度确定当前逆变器是否出现开路故障，并在逆变器出现开路故障时确定当前逆变器出现的开路故障的类型。本发明的方法具有成本低、检测速度快、鲁棒性强的优点，且不需要增加额外的传感器和硬件。

技术领域

本发明涉及电力电子器件故障诊断技术领域，特别涉及一种基于故障在线模拟的逆变器开路故障诊断方法及装置。

背景技术

据统计数据表明，电力电子设备故障大约38％的故障是由于半导体功率器件故障造成的，而调速系统中最容易出现的故障是功率开关元件开路、短路故障，达到整个调速系统故障总数的82.5％。为使故障后的电机驱动系统能够快速恢复安全稳定运行，越来越多的三相电压源逆变器故障诊断方法被提出。

逆变器功率器件的故障主要分为开路故障和短路故障。短路故障发生迅速，且具有很强的破坏性，一般在系统中设计硬件保护电路以应对短路故障，逆变器开路故障不一定会导致系统关闭，并且可能在很长一段时间内未被检测到，这可能会导致变频器或其余驱动部件出现二次故障，从而导致整个系统停机，并带来较大的经济损失。因此，近年来国内外专家学者大都致力于逆变器开路故障诊断及容错控制的研究。

依据检测变量的不同，主要将研究逆变器开路故障诊断的方法分为两大类：基于电压量的诊断方法和基于电流量的诊断方法。基于电压量的诊断方法诊断速度快，但需要在系统中增加额外的电压传感器和硬件诊断电路，而基于电流量的诊断方法只需要利用系统中已有的电流信息进行故障诊断，无需增加额外的传感器，降低了成本，且易于嵌入系统控制算法中，因此在实际中应用广泛。

但现有的逆变器开路故障检测方法，要么数学运算复杂，需要更高性能的处理器，要么虽然检测方法简单，但对电驱系统的控制方法有一定要求，并且需要添加大量复杂的检测电路；因此，有必要研究一种新的故障检测方法。

发明内容

本发明提供了一种基于故障在线模拟的逆变器开路故障诊断方法及装置，以至少部分解决现有的逆变器开路故障检测方法所存在的上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于故障在线模拟的逆变器开路故障诊断方法，该基于故障在线模拟的逆变器开路故障诊断方法包括：

通过分析待诊断的电机-逆变器系统在健康状态和预设类型故障状态下的输出电压函数，建立所述系统在预设类型故障状态下的混杂系统模型；

利用所述混杂系统模型对所述系统在预设类型故障状态下的电流数据进行在线模拟，得到所述系统在预设类型故障状态下的模拟电流数据；

获取所述系统的实测电流数据和模拟电流数据，计算所述实测电流数据与所述模拟电流数据之间的相似度；

基于计算的相似度确定当前逆变器是否出现开路故障，并在逆变器出现开路故障时确定当前逆变器出现的开路故障的类型。

进一步地，所述预设类型故障为多种不同类型的故障；

所述通过分析待诊断的电机-逆变器系统在健康状态和预设类型故障状态下的输出电压函数，建立所述系统在预设类型故障状态下的混杂系统模型，包括：

通过分析待诊断的电机-逆变器系统在健康状态和多种不同类型故障状态下的输出电压函数，建立所述系统在不同故障状态下的混杂系统模型；

所述利用所述混杂系统模型对所述系统在预设类型故障状态下的电流数据进行在线模拟，得到所述系统在预设类型故障状态下的模拟电流数据，包括：