[发明专利]两电平STATCOM开关器件开路故障定位方法

摘要

一种两电平STATCOM开关器件开路故障定位方法，属于逆变器开关器件故障诊断领域。开关器件开路故障包括IGBT开路和续流二极管开路两类。通过采集STATCOM三相输出电流i_l(k),(l∈(a,b,c))及网侧三相电压u_l(k),(l∈(a,b,c))，计算三相补偿电流正负半波无功功率将其归一化得到作为故障特征，与设定的阈值α,β进行比较来定位故障所在相。再提取故障相电流计算1/4周期无功功率差d_lx(x＝0,1,l∈(a,b,c))与设定阈值γ比较进一步定位IGBT开路或是续流二极管开路。解决了现有诊断方法不能区分IGBT和续流二极管的开路故障的问题，有效精确定位IGBT和二极管的故障位置，且不受负载波动影响。

主权项

1.一种两电平STATCOM开关器件开路故障定位方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、采集两电平STATCOM开关器件上的模拟量信号，利用电流互感器采集STATCOM三相输出电流i_l(k),(l∈(a,b,c))，利用互感器采集交流侧电网三相电压u_l(k),(l∈(a,b,c))，其中i_l(k)为STATCOM的l相输出电流，u_l(k)为与i_l(k)同时刻采样的该相网侧电压；步骤二、将获取的每相l(l∈(a,b,c))网侧电压的一个检测周期平均分成四个区间：区间Ⅰ、区间Ⅱ、区间Ⅲ、区间Ⅳ，四个区间的三相网侧电压分别与三相输出电流相匹配，获得与三相网侧电压四个区间分别对应的无功功率Q_lI、Q_lII、Q_lIII、Q_lIV，利用三相网侧电压四个区间分别对应的无功功率Q_lI、Q_lII、Q_lIII、Q_lIV获得STATCOM主回路开关的三相正半波的无功功率Q_l⁺和三相负半波的无功功率Q_l^‑；步骤三、根据STATCOM主回路开关的三相正、负半波的无功功率Q_l⁺,Q_l^‑提取故障特征值S_l^m，得到的6个故障特征值S_l^m都分别对应一个IGBT或二极管的工作状况；步骤四、根据得到的6个特征值S_l^m判断故障所在相，当6个特征值S_l^m任一特征值出现在预设的阈值区间内时，则通过出现在阈值区间内的特征值S_l^m判断当前特征值对应的相故障，否则返回步骤一；步骤五、利用一个检测周期四个区间的无功功率Q_lI、Q_lII、Q_lIII、Q_lIV计算故障相l电流1/4周期无功功率差d_lx(x＝0,1；l∈(a,b,c))，利用故障相l的电流1/4周期无功功率差d_lx(x＝0,1；l∈(a,b,c))进一步判断具体是故障相上的IGBT开路或是续流二极管开路故障；所述设定故障特征值S_l^m判断故障所在相的阈值α＝0.2，β＝‑0.2，当满足β<S_l^m<α条件时，判定l(l∈(a,b,c))相故障；当无故障时，所述6个故障特征值S_l^m的值在感性工况下近似为1，故障特征值S_l在容性工况下近似为‑1；发生开关管开路时，该开关管对应的故障特征值S_l^m的值接近0，因此，为了保证正确性应当将阈值设置的尽可能小，但较小的阈值又会导致负载突变时的误诊，使用本方法设置的阈值，诊断方法不在受到负载突变的影响；若‑0.2<S_l⁺<0,判断两电平STATCOM开关器件此时为容性工况，l相上管IGBT或下管续流二极管开路；若‑0.2<S_l^‑<0,判断两电平STATCOM开关器件此时为容性工况，l相下管IGBT或上管续流二极管开路；若0<S_l⁺<0.2,判断两电平STATCOM开关器件此时为感性工况，l相上管IGBT或下管续流二极管开路；若0<S_l^‑<0.2,判断两电平STATCOM开关器件此时为感性工况，l相下管IGBT或上管续流二极管开路；利用公式：计算故障相l电流1/4周期无功功率差d_lx(x＝0,1；l∈(a,b,c))，并为无功功率差d_lx的阈值区间设定感性容性阈值γ＝0，利用下表：来进一步判断IGBT开路或是续流二极管开路完成诊断。