[发明专利]一种变频调速系统三相逆变器功率管故障实时检测方法

说明书

本发明公开了一种变频调速系统三相逆变器功率管故障实时检测方法，通过对dq轴电流进行小波分解，利用细节分量完成功率开关管的开路故障诊断，利用近似分量完成故障类型的区分，不需要过多的计算，大大降低了系统的计算复杂度。利用电流之间的协方差实现单管与双管故障的故障定位，以协方差作为特征量具有很高的辨识度，鲁棒性好，抗干扰能力强，电机启动、变速、突加或者突减负载等动态过程不会对本发明的故障诊断结果产生消极影响；且对电机内部参数不敏感，抗噪声能力强。通过利用均值极性判断上下管故障，实现功率开关管单管以及双管开路故障的检测与定位，检测精度高，速度快，实时性高，能够实时准确的检测变频器中任意功率开关管开路故障。

技术领域

本发明属于在线检测技术领域，更具体地，涉及一种变频调速系统三相逆变器功率管故障实时检测方法。

背景技术

在工业制造、航空航天、交通运输等领域，功率变换器驱动的变频调速系统以其能量密度大，能效高等优点得到了广泛应用。随着这些系统对安全性和可靠性的要求越来越高，对系统各部件，尤其是最容易发生故障的功率变换器部分，进行故障检测和定位显得尤其重要。针对逆变器功率开关管的开路故障提出实时有效的检测、定位和隔离的方法，提供实时有效的信息给后续的容错控制策略，对提高电机驱动系统的可靠性具有重要的工程应用价值。

现有的交流变频调速系统功率变换器开路故障诊断方法主要分为两种：一是基于硬件的诊断方法，通过增加传感器，直接检测功率变换器的导通压降或者测量功率变换器的温度，这种方法能够快速对系统故障进行定位，但需要增加额外的传感器等硬件，增加了系统的开销；二是基于软件的方法，利用现有的传感器资源，通过比较故障后相关特征信号与正常情况下的偏差值进行故障诊断和定位。在第二种方式中，目前常用的有基于智能分类的故障诊断方法，但是这种方法容易出现误判，其应用场合有限，且模型复杂，需要大量的故障数据支持；其次是利用欧氏距离、矢量角余弦和豪斯多夫距离等算法进行故障诊断时，这些方法在计算上稍显复杂，而且在诊断多管故障时，故障特征并不是很明显，在工作环境突变的情况下，很可能引起故障的误判。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术变频调速系统三相逆变器功率管故障检测精度不高、容易误判的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种变频调速系统三相逆变器功率管故障实时检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1.采集变频调速系统中电机转速和电机定子电流，根据电机定子电流计算dq轴电流，根据电机转速计算采样点数；

步骤S2.对dq轴电流分别进行j次小波分解，获得分解之后的近似分量与细节分量；

步骤S3.根据d轴电流的细节分量来判断故障是否发生，若发生故障，进入步骤S4，否则，返回步骤S1，进入下一次故障检测；

步骤S4.根据dq轴电流的近似分量和采样点数，区分故障类型，若为单管故障，进入步骤S5；若为同桥臂双管故障，进入步骤S6；若为不同桥臂双管故障，进入步骤S7；

步骤S5.定位单管故障中发生故障的功率管；

步骤S6.定位同桥臂双管中发生故障的功率管；

步骤S7.定位不同桥臂双管中发生故障的功率管。

具体地，所述三相逆变器为两电平三相逆变器。

具体地，根据电机定子电流i_a,i_b,i_c，计算dq轴电流，计算公式如下：

根据电机转速v，计算采样点数L，计算公式如下：

其中，np为电机的极对数，T_s为采样周期。