[发明专利]一种三相变流器功率器件开路故障诊断方法

说明书

发明公开了一种三相变流器功率器件开路故障诊断方法。首先，对三相变流器采用模型预测控制得到(k+1)时刻变流器作用的最优开关状态S_a1S_b1S_c1；然后通过检测各相中点对地电压，得到变流器实际应用的开关状态S_a2S_b2S_c2；进一步地，根据变流器功率器件开路情况下的故障特征，比较S_a1S_b1S_c1和S_a2S_b2S_c2的差异，设置功率器件开路故障标志信号FT_n；最后，根据不同故障标志信号的状态，判断功率器件是否发生开路故障，从而实现三相变流器功率器件开路故障诊断与定位。本方法实现了三相变流器功率器件开路故障的在线诊断，对于单管、双管及多管同时故障均有显著效果，简单易于实现，可以有效降低电机控制器中因变流器功率器件开路故障而造成的损失。

技术领域

本发明涉及一种三相变流器功率器件开路故障诊断方法，可应用于变流器故障诊断。

背景技术

随着能源技术的不断发展，新能源汽车凭借其节能、环保、高效等诸多优点，逐步成为汽车市场的重要组成部分。相较于传统的内燃机汽车，新能源电动汽车是“零污染”的车辆，不排放废气，不消耗石油，且电动机驱动噪声小，易于控制，能够获得良好的稳态特性。作为新能源汽车的三电技术之一，电机控制器是连接电机与电池的神经中枢，用来调节新能源汽车的各项性能，毋庸置疑，其安全性问题必须得到重视。因此需要对电机控制器进行实时监测，及时预警及检测设备故障。在电机控制器的诸多故障中，三相变流器功率器件故障最为常见，其后果也最为严重。通常分为功率器件开路故障和功率器件短路故障，其中短路故障由于时间短且危害大，可以利用硬件电路进行解决；而功率器件开路故障，不易被发现，可能引发系统二次故障，造成更大损失。

目前针对变流器功率器件开路故障诊断方法，主要包括电流检测和电压检测两大类。电流检测法是将电流信号作为诊断变量，通过坐标变换、信号处理、人工智能或者模式识别等技术综合处理电流量，以实现功率器件开路故障诊断及定位。常见的电流检测法有电流轨迹法、电流矢量特征分析法、负载电流分析法等。通常基于电流的功率器件故障诊断方法易受系统负载和运行工况的影响，并且诊断周期较长，通用性较差。而电压诊断法不受闭环控制的影响，独立于负载和系统运行工况，通用性和可靠性更高，且诊断时间较短。但是一些常规的电压检测法只能检测开关管单管故障且需要复杂的检测电路。因此，提出一种基于模型预测控制的三相变流器功率器件开路故障诊断方法，首先，对三相变流器采用模型预测控制得到(k+1)时刻变流器作用的最优开关状态；然后通过检测各相中点对地电压，得到变流器实际应用的开关状态；进一步地，根据变流器功率器件开路情况下的故障特征，比较开关状态的差异，设置功率器件开路故障标志信号FT_n；最后，根据不同故障标志信号的状态，判断功率器件是否发生开路故障，从而实现三相变流器功率器件开路故障诊断与定位。

发明内容

技术问题：针对现有变流器功率器件开路故障诊断方法，提出一种基于模型预测控制的三相变流器功率器件开路故障诊断方法，该方法不需要增加大量硬件电路或使用复杂的信号提取电路，并且信号处理算法简单，可以快速地检测出功率器件开路故障，并实现准确定位，且对于单管、双管及多管同时故障均有显著效果。

为实现上述技术目的，本发明采取了一种三相变流器功率器件开路故障诊断方法，包括如下步骤：配置模型预测控制模块，以在当前时刻获取下一时刻三相变流器作用的最优开关状态的步骤S1；当下一个时刻到来时，根据三相变流器各相中点对地电压，获取三相变流器的当前开关状态的步骤S2；根据三相变流器功率器件开路状态下的故障特征，通过比较所述最优开关状态和当前开关状态，为三相变流器各所述功率器件配置开路故障标示信号的步骤S3；根据所述开路故障标示信号，判断其所指向的功率器件的所述故障特征的步骤S4。