[发明专利]开绕组永磁同步电机双逆变器系统开关管故障诊断方法

说明书

本发明涉及一种开绕组永磁同步电机双逆变器系统开关管故障诊断方法，包括如下步骤：步骤一、计算标幺后的相电流平均值和PR控制器的输出平均值，根据阈值范围判断相应标志位符号，利用判断逻辑确定故障相和存在故障开关管的组合；步骤二、封锁与故障相相连开关管，获得故障相反电动势方向；利用电流霍尔传感器进行检测；若电流霍尔传感器检测到电流，该开关管正常，若未检测到电流，该开关管存在开路故障。本发明针对三相开绕组永磁同步电机，不仅使用了三相开绕组永磁同步电机特有的零序控制器，同时还利用反电动势进行故障定位，性能更好。

技术领域

本发明属于同步电机驱动技术领域，具体涉及一种开绕组永磁同步电机双逆变器系统开关管故障诊断方法。

背景技术

驱动系统的故障诊断是系统正常运行的保障，只有准确判断故障发生的位置，才能够进行容错控制，保障在故障发生情况下系统继续运行。故障诊断方法通常可以分 为无模型故障诊断和基于模型的故障诊断。前者通常需要机器学习、模糊算法等人工 智能等复杂的算法，需要大量的占用处理器资源，很难工程实现。而基于模型的故障 诊断通常根据系统的模型，分析获得的电压和电流等信号对系统进行故障诊断。其中， 频域分析法判断相对准确，但是运算量大、计算时间长。而时域分析法计算实现简单 计算量小，目前应用较为广泛。

根据处理信号的不同，基于处理信号的诊断方法可以分为电压型和电流型。利用电压信号的故障诊断方法优点是诊断速度快，但是需要额外的电压采样电路、比较电 路等硬件电路。在开绕组永磁同步电机驱动系统中，由于开关管数目的增加，导致基 于电压的故障诊断方法采样电路体积和成本明显增加，同时还容易受到开关频率、驱 动电路等影响。对比与电压型诊断方法，电流型诊断方法不需要增加额外的电压采样 电路，更有利于在工程中实现。对于传统的中性点连接的永磁同步电机来说，常见的 电流诊断方法包括平均电流Park法和电流矢量轨迹法等多种方法。

对于开绕组电机驱动系统而言，由于结构具有对称性，发生故障后不同的故障会产生相同的故障电流，所以很多故障诊断方法不能直接应用于开绕组电机驱动系统。 不能在不增加硬件检测电路的基础上实现准确的开关管故障诊断。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，进而提出一种开绕组永磁同步电机双逆变器系统开关管故障诊断方法。

本发明涉及一种开绕组永磁同步电机双逆变器系统开关管故障诊断方法，包括如下步骤：

步骤一、计算标幺后的相电流平均值和PR控制器的输出平均值，根据阈值范围 判断相应标志位符号，利用判断逻辑确定故障相和存在故障开关管的组合；

步骤二、封锁与故障相相连开关管，获得故障相反电动势方向；给待测开关管一个脉冲宽度调制驱动信号，使其能够与非故障开关管的反并联二极管以及绕组构成回 路，利用电流霍尔传感器进行检测；若电流霍尔传感器检测到电流，该开关管正常， 若未检测到电流，该开关管存在开路故障。

步骤一中，标幺后的电流平均值计算方法为：

定义电流矢量模值为

式中，—电流矢量模；i_d—d轴电流；i_q—q轴电流；用每一相的电流值除以电 流矢量模值，计算出标幺后的每一相电流值

式中，i_xN(n)—标幺电流值；i_x(n)—x相电流值；根据上式可以获得最大电流值为

式中，I_m—相电流幅值；计算每一相标幺后的电流平均值为

式中，|i_xN|—标幺后电流平均值；ω—电角速度；