[发明专利]一种基于电压分析的机车逆变器开路故障在线诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于电压分析的机车逆变器开路故障在线诊断方法，包括：基于机车逆变器控制电路的输出电压信号、三相调制原理以及故障发生机理，构建基于电压的故障判断对照表；其中，所述故障判断对照表包括两相输出电压比值信号与故障相的对应关系以及电压变化信号与故障位置的对应关系；获取机车逆变器运行并出现故障过程中对应的电压比值信号和电压变化信号；通过电压比值信号查找所述故障判断对照表，确定发生故障对应的故障相；通过电压变化信号在所述故障相下查找所述故障判断对照表，确定发生故障对应的故障位置，实现故障诊断。本发明能够在不对机车改装的前提下，实现机车逆变器准确有效的诊断，最终降低诊断的成本、提高诊断效率。

技术领域

本发明涉及机车逆变器故障诊断相关技术领域，特别是指一种基于电压分析的机车逆变器开路故障在线诊断方法。

背景技术

自上世纪60年代以来，半导体牵引变流技术开始在列车上得到广泛应用，变流技术成为机车先进性和可靠性的标志之一。而随着变流技术的普及，主电路器件的故障问题也逐渐凸显出来。目前，将近38％的变流系统故障是由于半导体电力电子器件故障直接或间接引起的，大部分表现为开路故障，而国产动车组、CRH、HXD等车型安装的故障诊断系统主要用于列车运行监控与记录，并没有完全实现列车的在线自诊断功能，需要以工程人员的经验为基础进行人为诊断与故障定位，由此造成列车检修效率低，误检概率高等后果。例如，2016年某段共出现主辅变流器故障9次，占所有临修故障的28.3％，其中HXD3C-388、HXD3C-313和HXD3C-715机车因故障被扣临修，HXD3C-387、HXD3C-315和HXD3C-720机车有故障现象但扣车检查正常，误扣临修或重复扣临修较多。因此，有必要针对机车变流系统开展在线故障诊断研究以保障行车安全，提高检修效率，降低运营成本。

现有的逆变器开路故障研究方法根据诊断变量大致可以分为三类：1)基于电流检测，如通过三相输出电流、电机定子电流或电流误差值等进行诊断；2)基于电压检测，如桥臂电压，三相输出电压或电压残差等进行诊断；3)基于多种信号融合，如结合电压、电流、转速以及控制信号等进行诊断。

以上的研究成果在特定的工作环境下各有优点，但考虑到机车以下特殊性可能会存在以下不足：1)机车上的设备已经固化，不允许随意改装，以获取系统控制信号或加装机车额外传感器的方式不再适用，且机车变流系统故障诊断必须基于非侵入式的约束条件才具有实用价值；2)机车上的负载变化范围大，变化较为频繁，部分以电流为诊断变量的方法可能会引起误诊断。

因此，在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺陷：当前对于机车逆变器的故障诊断在无改动的条件下难以实现准确、有效的诊断。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于电压分析的机车逆变器开路故障在线诊断方法，能够在不对机车改装的前提下，实现机车逆变器准确有效的诊断，最终降低诊断的成本、提高诊断效率。

基于上述目的本发明提供的一种基于电压分析的机车逆变器开路故障在线诊断方法，包括：

基于机车逆变器控制电路的输出电压信号、三相调制原理以及故障发生机理，构建基于电压的故障判断对照表；其中，所述故障判断对照表包括两相输出电压比值信号与故障相的对应关系以及电压变化信号与故障位置的对应关系；

获取机车逆变器运行并出现故障过程中对应的电压比值信号和电压变化信号；

通过电压比值信号查找所述故障判断对照表，确定发生故障对应的故障相；

通过电压变化信号在所述故障相下查找所述故障判断对照表，确定发生故障对应的故障位置，实现故障诊断。

可选的，所述故障判断对照表还包括电压比值信号与电压变化信号的对应关系，用于基于不同的电压比值信号确定相应的电压变化信号的算法。