[发明专利]智能网联电动车开关磁阻电机功率变换器的故障诊断方法

摘要

本发明提出了一种智能网联电动车开关磁阻电机功率变换器的故障诊断方法，通过实时采集功率变换器相桥臂的中点电压信号输入到相应的故障诊断硬件电路中，通过故障诊断硬件电路输出一个信号flag，并且将flag信号输入到控制器中，然后控制器在诊断区间就可以判断出开关管是否发生故障以及故障的位置，之后根据故障开关管的门极驱动信号来判断故障发生的类型，从而实现功率变换器各开关管的故障诊断。本发明提出的故障诊断方法有效地实现了开关磁阻电机功率变换器的故障检测和故障定位，保证了智能网联电动车开关磁阻驱动电机系统的可靠性运行，具有良好的工程应用价值。

主权项

1.智能网联电动车开关磁阻电机功率变换器的故障诊断方法，其特征在于：采用一种故障诊断电路进行功率变换器相桥臂开关管的故障诊断，诊断电路的工作原理为：对于相桥臂leg1，通过实时采集相桥臂中点电压uA+与我们所设置的参考电压Uref1进行逻辑比较，若uA+＜Uref1，则输出一个低电平信号M1＝0，若uA+＞Uref1，则输出一个高电平信号M1＝1，然后将采集到的开关管门极驱动信号DS1经过一个延时模块后与得到的信号M1通过一个逻辑异或门输出一个信号flag，将信号flag输入到控制器中，控制器会在诊断区间进行判断，并且输出一个信号flag1，若flag1＝1且DS1＝1，则判定开关管S1出现开路故障，若flag1＝1且DS1＝0，则判定开关管S1出现短路故障，若flag1＝0，则开关管S1工作正常；对于相桥臂leg2，通过实时采集相桥臂中点电压uA‑与我们所设置的参考电压Uref2进行逻辑比较，若uA‑＜Uref2，则输出一个低电平信号M2＝0，若uA‑＞Uref2，则输出一个高电平信号M2＝1，然后将采集到的开关管门极驱动信号DS2经过一个延时模块后与得到的信号M2通过一个逻辑同或门输出一个信号flag，将信号flag输入到控制器中，控制器会在诊断区间进行判断，并且输出一个信号flag2，若flag2＝1且DS2＝1，则判定开关管S2出现开路故障，若flag2＝1且DS2＝0，则判定开关管S2出现短路故障，若flag2＝0，则开关管S2工作正常；针对相桥臂leg1，在开关管工作区间内，当S1工作正常，A相工作在励磁状态时，此时相桥臂中点电压uA+＝Us，DS1＝1；当A相工作在零电压续流状态时，A相绕组中的电流通过续流二极管D1和开关管S2续流，此时相桥臂中点电压uA+＝‑uD1，DS1＝0；当S1出现短路故障时，此时相桥臂中点电压uA+＝Us，由于开关磁阻电机控制系统的反馈调节机制导致S1的门极驱动信号DS1＝0；当S1出现开路故障时，A相工作在零电压续流状态，此时相桥臂中点电压uA+＝‑uD1，由于开关磁阻电机控制系统的反馈调节机制导致S1的门极驱动信号DS1＝1；其中，Us为电源压降，uD1为二极管D1的压降；经过分析选取相桥臂leg1的参考电压Uref1必须满足：‑uD1＜Uref1＜Us，故取：Uref1＝1/2Us，由于开关管在工作时才可能发生故障，针对相桥臂leg1，选择S1的工作区间作为故障诊断区间；针对相桥臂leg2，在开关管工作区间内，当S2工作正常，当A相工作在励磁状态和零电压续流状态时，此时相桥臂中点电压uA‑＝0，DS2＝1；在开关管关断区间内，当A相工作在负电压续流状态时，A相绕组中的电流通过续流二极管D1、D2续流，此时相桥臂中点电压uA‑＝Us+uD2，DS2＝0；当S2出现短路故障时，在工作区间内，此时相桥臂中点电压uA‑＝0，DS2＝1；在负电压续流状态区间，此时相桥臂中点电压uA‑＝0，DS2＝0；当S2出现开路故障时，在工作区间内，此时A相工作在续流状态，此时相桥臂中点电压uA‑＝Us+uD2，DS2＝1；其中，uD2为二极管D2的压降；经过分析选取相桥臂leg2的参考电压必须满足：0＜Uref2＜Us+uD2，故取：Uref2＝1/2Us，由于开关管在工作时才可能发生故障，但是对于开关管S2，在工作区间一直是保持开通的，如果在工作区间发生短路故障时，无法立即诊断出来，需要进入负电压续流区间才可以诊断出来，故针对相桥臂leg2，选择S2的工作区间及负电压续流区间作为故障诊断区间；针对相桥臂leg1的故障诊断方法适用于开关磁阻电机功率变换器的所有奇数桥臂，同时针对相桥臂leg2的故障诊断方法适用于开关磁阻电机功率变换器的所有偶数桥臂，因此基于相桥臂中点电压特征的开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法能够实时地对整个功率变换器相桥臂进行故障检测和故障定位，保证了智能网联电动车开关磁阻驱动电机系统的可靠性运行。