[发明专利]一种无刷直流电机逆变器常见断路故障诊断方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种无刷直流电机常见断路故障诊断方法，属于电机故障诊断及容错技术领域。

背景技术

目前，无刷直流电机在是用半导体逆变器取代一般直流电动机中的机械换向器，没有换向器，结构简单，运行可靠，没有火花，电磁噪声低，广泛应用于现代生产设备、仪器仪表、计算机外围设备、高级家用电器、交通工具等。无刷直流电机定子绕组多做成三相对称星形接法，其反电势多为方波，因此可用直流经过逆变器换相后驱动。由于单相相导通工作的无刷直流电机工作效率低，因此，目前常用的无刷直流电机大多采用双相导通的六拍控制方式。其电子换向器是六管全桥逆变器。往往采用120°导通方式，即在一个电周期中，每相绕组正负各导通120°，在同一时刻，有两相绕组同时导通，且每60个电角度换相一次。

逆变器是无刷直流电机系统的最薄弱环节，其故障类型主要有开关管断路故障、开关管短路故障和续流管短路故障三大类。由于开关管反并联的续流二极管耐压、承受尖峰电流能力要强于功率管，因此故障较少。为了减少短路故障相对其他相的影响，发生短路故障时应当利用熔断丝把短路故障转化为断路故障来处理。逆变器开关管断路故障按故障功率管个数可分类为单管断路、双管断路和三管以上的多管断路故障。逆变器发生断路故障后及时检测并诊断出故障位置，可以方便技术人员维修更换，也可以使系统及时切换到容错运行模式使系统继续运行。逆变器常见的故障是：由于管体内部断路、接触不良、驱动信号丢失、驱动隔离光耦故障等原因造成的单管故障；由于死区控制不当导致的逆变器的单相上下双管直通短路和由于某个导通状态电流过大导致的该模态对应的两相上、下管分别故障。因此，开关管的断路故障具有较高的研究价值。

目前，已经有一些学者提出了不同类型电机所用的逆变器故障诊断方法。例如，公告的发明专利双凸极电机驱动器功率管故障诊断方法，专利申请号：200710024823.8，公开了一种双凸极电机驱动器功率器件的故障诊断方法。该方法通过对三相电流的续流电流进行检测和处理后，并结合功率管驱动信号实现对主功率电路在线故障检测、诊断。授权的发明专利无刷电机位置信号的故障诊断方法与容错控制方法，授权号：ZL200610097466.3，提出了一种无刷电机位置信号的故障诊断方法与容错控制方法。授权的发明专利开关磁阻电机双主开关功率变换器主开关故障诊断方法，授权号：ZL200910182910.5，利用安装在主开关直流母线上的电流传感器LEM1和安装在续流二极管直流母线上的电流传感器LEM2检测主开关的总电流信号和续流二极管回馈的总电流信号，并进行故障类型判断和定位，便于实施容错控制。授权的发明专利：一种开关磁阻电机功率变换器主电路故障诊断方法，授权号：ZL201010174734.3，通过分析开关磁阻电机功率变换器主电路的直流母线滤波电容电压的序列方差曲线和直流母线滤波电容电压功率谱熵曲线，诊断出开关磁阻电机功率变换器的故障。以上发明涉及的开关磁阻电机和双凸极电机在原理和控制电路上与无刷直流电机有着本质的区别，其故障诊断方法也和本发明所提出的利用导通状态矩阵诊断无刷直流电机常见断路故障的方法有着本质的区别，本发明公开的技术能有效诊断出无刷直流电机常见断路故障的故障管的位置和故障类型。

发明内容

本发明的目的是提供一种无刷直流电机逆变器常见断路故障诊断方法。具体是：

一种无刷直流电机常见断路故障诊断方法，其特征在于，诊断方法采取以下步骤：

步骤一、检测本阶段电流，确定本阶段导通状态矩阵：将无刷直流电机六个导通状态用矩阵表示为：                                                ，，，，，，导通状态矩阵中第一行元素分别代表A相、B相和C相上管导通状态，第二行元素分别代表A相、B相和C相下管导通状态，一个周期内的导通顺序为：；

步骤二、输出故障位信号：如果本阶段电流检测信号为1，则为故障位置0，即无故障，否则故障位置1；

步骤三、求本阶段之前一个周期内的导通矩阵的和矩阵；