[发明专利]一种三相逆变器功率器件开路故障检测方法

说明书

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种三相逆变器功率器件开路故障检测方法，该故障检测方法结合空间矢量调制算法的特征，建立了调制扇区与功率器件之间独特的对应关系，并通过实时检测三相输出电压，准确定位发生开路故障的功率器件，该检测方法能够在现有三相逆变器硬件系统的基础上实现功率器件开路故障检测，硬件成本低，该故障检测方法不受负载工作状态的影响，具有良好的鲁棒性，逆变器扇区与功率器件有着一一对应的关系，能够准确定位故障开关。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种三相逆变器功率器件开路故障检测方法。

背景技术

三相逆变器能将直流电源转化为输出电压幅值和频率可调的三相交流电源，例如三相逆变器将太阳电池板、燃料电池组等新能源发电装置产生的直流电转换成电机负载所需的三相正弦电流或者并网系统所需的三相正弦电压。当前，三相逆变器已被广泛应用于日常生活中或者工业应用领域，如家用电器、电机驱动、风能发电等场合。

随着现代工业技术的不断发展，在飞机、汽车、高铁等重要工业领域，三相逆变器的可靠性是确保系统安全、长久地运行先进工业电气系统的基本保障。国外学者展开了一项关于电力电子装置可靠性的调查，而调查结果表明半导体器件以31％的比例排在所有脆弱元件中的第一位，而造成故障的主要原因是环境、系统瞬态响应和负载重载。

在三相逆变器中，全控型功率器件IGBT或MOSFET控制了系统所需的三相交流电压的频率和幅值，三相逆变器是由六个功率器件组成的三相桥式结构，在系统在老化、过载以及一些不可预知的外界操作等条件影响下,逆变器会发生功率器件故障，例如，在交流调速驱动中,多达70％的故障都和功率器件有关，综上所述，研究三相逆变器功率器件开路故障检测技术具有重要的意义。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种三相逆变器功率器件开路故障检测方法，用于解决在系统在老化、过载以及一些不可预知的外界操作等条件影响下,逆变器会发生功率器件故障等问题；本发明通过以下技术方案予以实现：

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种三相逆变器功率器件开路故障检测方法，包括三相逆变器，所述三相逆变器是由六个功率器件组成的三相桥式结构，其具体检测步骤包括：

步骤一：当旋转电压矢量UREF进入新的逆变器扇区，将当前逆变器扇区的计数值n1置零；

步骤二：记录当前逆变器扇区的具体标号，并在每个调制周期内检测和该扇区相对应的输出相电压幅值；

步骤三：判断检测到的输出相电压幅值的绝对值是否满足故障检测条件，若条件不成立，n1保持不变；否则n1加1；

步骤四：在当前逆变器扇区的每个调制周期内，判断n1是否大于给定的参考值N1，若条件成立，则在当前扇区产生故障检测信号，并结合逆变器扇区与功率器件间的对应关系判断具体发生开路故障的功率器件；若条件不成立，则三相逆变器正常运行。

优选的，所述三相逆变器采用电压空间矢量调制算法，六个所述功率器件记为Sap、San、Sbp、Sbn、Scp、Scn，将六个所述功率器件分别记为A1、A2、A3、A4、A5与A6；逆变器扇区标号记为Invi，其中i＝1,2..6，则所述逆变器扇区分别为Inv1、Inv2、Inv3、Inv4、与Inv5，并将逆变器扇区分别记为：B1、B2、B3、B4、B5与B6。

优选的，则所述功率器件与所述逆变器扇区之间的唯一对应关系为：A1：Sap、B1：Inv2；A1：San、B1：Inv5；A1：Sbp、B1：Inv4；A1：Sbn、B1：Inv1；A1：Scp、B1：Inv6；A1：Scn、B1：Inv3。