[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

说明书

本发明公开了一种共中线开绕组电驱动系统开关管开路故障诊断方法，包括实时采样三相定子绕组电流计算并监测三相电流标么平均值；开关管故障发生后，根据三相电流标么平均值与给定阈值的关系，诊断出故障相可能发生故障的两个开关管；钳位故障相四个开关管的驱动信号即关闭两上开关管驱动信号，固定两下开关管驱动信号的占空比，然后重新采样故障相定子绕组电流，重新计算并监测该故障相的电流标么平均值，与给定阈值比较之后诊断出具体发生故障的开关管。本发明与其他诊断方案相比，能够在不加装额外硬件设施，且检测周期较短的前提下实现共中线开绕组电驱动系统的开关管故障诊断。

技术领域

本发明涉及开绕组电机驱动领域，具体地说是一种共中线开绕组电驱系统故障诊断方法。

背景技术

电驱动系统作为新能源汽车动力核心，在发生故障后，准确及时地进行故障诊断，实现有效的容错控制对其可靠性至关重要，开绕组电驱动系统的提出为多电平拓扑提供了新的思路。

目前针对于传统单逆变器驱动拓扑的学术论文中，开路故障诊断方法主要有专家系统法、电流检测法、电压检测法和智能算法4种。智能算法和专家系统法需要较大的数据处理和复杂的运算，难以工程实施。

题为“基于电流矢量特征分析的逆变器开路故障快速诊断与定位方法”(陈勇,刘志龙,陈章勇.电工技术学报,2018,33(04)：883-891)的文章。该文利用电流矢量瞬时频率特征和电流矢量瞬时角度特征在逆变器故障前后发生的变化进行故障诊断，但就开绕组电驱动拓扑而言，拓扑的冗余性将影响到故障电流特征，致使一些鉴别方法失效。

题为“Power enhancement of dual inverter for open-end permanent magnetsynchronous motor”(Lee Y,Ha J I.Applied Power Electronics ConferenceExposition.IEEE,2013.)(开绕组永磁同步电机双逆变器的功率增强，Ha J I,《IEEE应用电力电子会议暨博览会》，2013.)的会议。该会议提及了共中线开绕组电驱动拓扑结构的优势，但并未对其故障检测算法进行研究。

综上所述，基于共中线开绕组电驱动系统的开关管故障诊断研究的报道还较为少见，且多需要安装额外的传感器或诊断周期较长。

具体的说，存在以下问题：

1、针对共中线开绕组电驱动系统，见诸于文献报道的方案通常只能对故障开关所在的开关对进行定位，而无法对故障开关对中的两个开关加以区分。

2、现有的唯一一篇能对开绕组系统依据相电流信息实现故障开关定位的方法是基于共母线开绕组拓扑，而且检测周期较长，至少需要1个基波周期。

3、现有的电压检测方法检测周期短，但需要安装额外的传感器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何能够在不加装额外硬件设施，且检测周期较短的前提下实现共中线开绕组电驱动系统的开关管故障诊断。

本发明的目的是这样实现的，本发明提供了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′；