[发明专利]共中线开绕组电驱动系统开关管开路故障诊断方法

权利要求书

1.一种共中线开绕组电驱动系统开关管开路故障诊断方法，本故障诊断方法涉及的共中线开绕组电驱动系统拓扑结构包括第一直流源U_dc1、第二直流源U_dc2、第一三相两电平逆变器VSI1、第二三相两电平逆变器VSI2、三相定子绕组OEWIM、中线I、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4；

所述电容C1和电容C2串联后连接在第一直流源U_dc1的直流正母线P与直流负母线N之间，电容C1、电容C2的公共节点记为点O；所述电容C3和电容C4串联后连接在第二直流源U_dc2的直流正母线P'与直流负母线N'之间，电容C3、电容C4的公共节点记为点O'，所述中线I连接点O与点O'；

所述第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中，每相桥臂包括2个带反并联二极管的开关管，即第一三相两电平逆变器VSI1共包括6个带反并联二极管的开关管，6个开关管分别记为S_n1j，其中n表示相序，n＝a,b,c，j表示开关管的序号，j＝1,2；第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂相互并联在直流正母线P与直流负母线N之间，即开关管S_a11、S_b11、S_c11的集电极并联后连接直流正母线P，开关管S_a12、S_b12、S_c12的发射极并联后连接直流负母线N；在第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中，开关管S_a11和开关管S_a12串联，开关管S_b11和开关管S_b12串联，开关管S_c11和开关管S_c12串联，其连接点分别记为第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中点a₁、b₁、c₁；

所述第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中，每相桥臂包括2个带反并联二极管的开关管，即第二三相两电平逆变器VSI2共包括6个带反并联二极管的开关管，6个开关管分别记为S_n2j，其中n表示相序，n＝a,b,c，j表示开关管的序号，j＝1,2；第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂相互并联在直流正母线P'与直流负母线N'之间，即开关管S_a21、S_b21、S_c21的集电极并联后连接直流正母线P'，开关管S_a22、S_b22、S_c22的发射极并联后连接直流负母线N'；在第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中，开关管S_a21和开关管S_a22串联,开关管S_b21和开关管S_b22串联，开关管S_c21和开关管S_c22串联，其连接点分别记为第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中点a₂、b₂、c₂；

所述三相定子绕组OEWIM中包括三相绕组，A相绕组、B相绕组和C相绕组的左端口分别接第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中点a₁、b₁、c₁，A相绕组、B相绕组和C相绕组的右端口分别接第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中点a₂、b₂、c₂；

本故障诊断方法的特征在于，包括如下步骤：

步骤1，先实时采样三相定子绕组OEWIM的三相定子绕组电流i_n，然后通过三相定子绕组电流i_n计算并监测三相电流标幺平均值d_n，其中n表示相序，n＝a,b,c，即三相定子绕组电流i_n包括A相定子绕组电流i_a、B相定子绕组电流i_b和C相定子绕组电流i_c，三相电流标幺平均值d_n分别包括A相电流标幺平均值d_a、B相电流标幺平均值d_b和C相电流标幺平均值d_c，〈i_n〉表示求取单个基波周期T_i内三相定子绕组电流i_n的平均值，|i_n|表示求取单个基波周期T_i内三相定子绕组电流i_n的整流平均值；

步骤2，将A相电流标幺平均值d_a、B相电流标幺平均值d_b、C相电流标幺平均值d_c分别与给定的阈值k_d作比较，得到以下两类情况：

第一类：-k_d＜d_a＜k_d且-k_d＜d_b＜k_d且-k_d＜d_c＜k_d，认定无开关管发生开路故障，返回步骤1；

第二类：出现以下六种状态之一时，认定有开关管发生故障，并初步认定发生开路故障的开关管范围；

状态1，d_a≥k_d，开关管S_a12或者开关管S_a21发生开路故障；

状态2，d_b≥k_d，开关管S_b12或者开关管S_b21发生开路故障；

状态3，d_c≥k_d，开关管S_c12或者开关管S_c21发生开路故障；

状态4，d_a≤-k_d，开关管S_a11或者开关管S_a22发生开路故障；

状态5，d_b≤-k_d，开关管S_b11或者开关管S_b22发生开路故障；

状态6，d_c≤-k_d，开关管S_c11或者开关管S_c22发生开路故障；

步骤3，对步骤2给出的状态1-状态6进行以下控制：

对状态1和状态4，钳位A相开关管信号，即关闭开关管S_a11、S_a21驱动信号，固定开关管S_a12、S_a22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的A相定子绕组电流并记为控制后的A相定子绕组电流i_a2，通过控制后的A相定子绕组电流i_a2重新计算A相电流标幺平均值并记为更新后的A相电流标幺平均值d_a2，i_a2表示求取单个基波周期T_i内控制后的A相定子绕组电流i_a2的平均值，|i_a2|表示求取单个基波周期T_i内控制后的A相定子绕组电流i_a2的整流平均值；

对状态2和状态5，钳位B相开关管信号，即关闭开关管S_b11、S_b21驱动信号，固定开关管S_b12、S_b22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的B相定子绕组电流并记为控制后的B相定子绕组电流i_b2，通过控制后的B相定子绕组电流i_b2重新计算B相电流标幺平均值并记为更新后的B相电流标幺平均值d_b2，i_b2表示求取单个基波周期T_i内控制后的B相定子绕组电流i_b2的平均值，|i_b2|表示求取单个基波周期T_i内控制后的B相定子绕组电流i_b2的整流平均值；

对状态3和状态6，钳位C相开关管信号，即关闭开关管S_c11、S_c21驱动信号，固定开关管S_c12、S_c22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的C相定子绕组电流并记为控制后的C相定子绕组电流i_c2，通过控制后的C相定子绕组电流i_c2重新计算C相电流标幺平均值并记为更新后的C相电流标幺平均值d_c2，i_c2表示求取单个基波周期T_i内控制后的C相定子绕组电流i_c2的平均值，|i_c2|表示求取单个基波周期T_i内控制后的C相定子绕组电流i_c2的整流平均值；

步骤4，将步骤3得到的更新后的A相电流标幺平均值d_a2、更新后的B相电流标幺平均值d_b2和更新后的C相电流标幺平均值d_c2分别与给定的阈值k_d作比较，对步骤2给出的状态1-状态6进行再次判断，并完成对发生开路故障开关管的认定，具体如下：

状态1，d_a≥k_d且d_a2＞k_d，则开关管S_a12发生开路故障；d_a≥k_d且-k_d≤d_a2≤k_d，则开关管S_a21发生开路故障；

状态2，d_b≥k_d且d_b2＞k_d，则开关管S_b12发生开路故障；d_b≥k_d且-k_d≤d_b2≤k_d，则开关管Sb21发生开路关管故障；

状态3，d_c≥k_d且d_c2＞k_d，则开关管S_c12发生开路故障；d_c≥k_d且-k_d≤d_c2≤k_d，则开关管S_c21发生开路故障；

状态4，d_a≤-k_d且d_a2＜-k_d，则开关管S_a22发生开路故障；d_a≤-k_d且-k_d≤d_a2≤k_d，则开关管Sa11发生开路故障；

状态5，d_b≤-k_d且d_b2＜-k_d，则开关管S_b22发生开路故障；d_b≤-k_d且-k_d≤d_b2≤k_d，则开关管Sb11发生开路故障；

状态6，d_c≤-k_d且d_c2＜-k_d，则开关管S_c22发生开路故障；d_c≤-k_d且-k_d≤d_c2≤k_d，则开关管Sc11发生开路故障；

步骤5，故障诊断结束。