[发明专利]一种功率管开路故障检测、定位方法

摘要

本发明公开了一种功率管开路故障检测、定位方法，采用相似性度量方法定位确定系统健康或者故障的拓扑结构，然后通过电流零点附近采样点的数量在一个周期采样点的数量的百分比确定故障桥臂，最后通过电流周期性积分极性定位功率功率管。本发明适用于任意整流、逆变、以及整流逆变一体化等系统，该方法具有实时在线、快速、强鲁棒、精确等。

主权项

一种功率管开路故障检测、定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、确定n相整流、逆变、或整流逆变一体化系统中信号流的周期L，并实时更新电流矩阵的数据。在k时刻，$I\left(k\right)=\left|\begin{array}{c}{i}_1\left(k-L\right),i_1\left(k-L+1\right),...i_1\left(k\right)\\ i_2\left(k-L\right),i_2\left(k-L+1\right),...i_2\left(k\right)\\ i_3\left(k-L\right),i_3\left(k-L+1\right),...i_3\left(k\right)\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ i_n\left(k-L\right),i_n\left(k-L+1\right),...i_n\left(k\right)\end{array}\right|;$其中i₁(k)、i₂(k)…i_n(k)表示k时刻电流瞬时采样值，在k+1时刻，$I\left(k+1\right)=\left|\begin{array}{c}{i}_1\left(k-L+1\right),i_1\left(k-L+2\right),...i_1\left(k+1\right)\\ i_2\left(k-L+1\right),i_2\left(k-L+2\right),...i_2\left(k+1\right)\\ i_3\left(k-L+1\right),i_3\left(k-L+2\right),...i_3\left(k+1\right)\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ i_n\left(k-L+1\right),i_n\left(k-L+2\right),...i_n\left(k+1\right)\end{array}\right|;$步骤2、实时在线计算信号流在同一坐标系下的过零点，如下所示：$if\left\{\begin{array}{c}{i}_m(k-1),i_m(k-2),...,i_m(k-N_1)\>0\\ i_m\left(k\right),i_m(k+1),...,i_m(k+N_1-1)\≤0\end{array}\right.$p₁＝k$if\left\{\begin{array}{c}{i}_m(k-1),i_m(k-2),...,i_m(k-N_1)\<0\\ i_m\left(k\right),i_m(k+1),...,i_m(k+N_1-1)\≥0\end{array}\right.$p₂＝k其中，p₁代表至上向下的零点，p₂代表至下向上的零点位置，N₁为滤波系数；步骤3、对相相间电流进行数据重构，消除相位差重构后的电流矩阵$\stackrel{\‾}{I}=\left|\begin{array}{c}{i}_1\left(p_i\right),i_1\left(p_i+1\right),...,i_1\left(k\right),i_1\left(k-L+1\right),i_1\left(k-L+2\right),...,i_1\left(p_i-1\right)\\ i_2\left(p_i\right),i_2\left(p_i+1\right),...,i_2\left(k\right),i_2\left(k-L+1\right),i_2\left(k-L+2\right),...,i_2\left(p_i-1\right)\\ i_3\left(p_i\right),i_3\left(p_i+1\right),...,i_3\left(k\right),i_3\left(k-L+1\right),i_3\left(k-L+2\right),...,i_3\left(p_i-1\right)\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ i_n\left(p_i\right),i_n\left(p_i+1\right),...,i_n\left(k\right),i_n\left(k-L+1\right),i_n\left(k-L+2\right),...,i_n\left(p_i-1\right)\end{array}\right|;$步骤4、计算相相间的电流相似度，确定系统的拓扑结构，本发明适用于一切可以度量电流相似度的算法，这里仅以三种常见的相似性度量算法为例进行说明，但本发明的权利不局限于此三种列举的算法，1)基于欧式距离度量电流相似度，${\mathrm{\χ}}_{cv}({\stackrel{\‾}{I}}_c,{\stackrel{\‾}{I}}_v)={\left(\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}\right|i_c\left(h\right)-i_v\left(h\right){|}^2)}^{1/2},$式中为重构后电流矩阵的第c,v行向量，c，v＝a,b,c；c≠v，χ_cv为相似性度量函数。2)基于相关系数度量电流相似度，${\mathrm{\χ}}_{cv}=\frac{\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}|i_c\left(h\right)-\frac{1}{L}\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}{i}_c\left(h\right)||i_v\left(h\right)-\frac{1}{L}\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}{i}_v\left(h\right)|}{\sqrt{\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}{\left(i_c\right(h)-\frac{1}{L}\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}{i}_c(h\left)\right)}^2\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}{\left(i_v\right(h)-\frac{1}{L}\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}{i}_v(h\left)\right)}^2}}$3)基于向量内积度量电流相似度，${\mathrm{\χ}}_{cv}=\frac{|\underset{h=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{i}_c\left(h\right)\·i_v\left(h\right)|}{\sqrt{\underset{h=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{i_c}^2\left(h\right)\·\underset{h=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{i_v}^2\left(h\right)}};$步骤5、根据单位周期内零点附近采样点占所有采样点的百分比定位故障桥臂，$Z_c\left(h\right)=\left\{\begin{array}{cc}0,& else\\ 1,& if{i}_c\left(k\right)\<\mathrm{\ξ}\end{array}\right.$$M_c=\frac{1}{L}\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}{Z}_c\left(h\right)$式中，Z_c为电流矩阵c行采样点零点附近的判定函数，ξ为极小值，1代表该采样点在零点附近，0代表不在零点附近，M_c为百分比函数，结合步骤4和步骤5判断出故障桥臂；步骤六、根据单位周期内电流积分均值极性定位到具体的功率管。均值极性函数如下：$S_c=\frac{\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}{i}_c\left(h\right)}{\underset{h=1}{\overset{L}{\Σ}}\left|i_c\left(h\right)\right|}.$