[发明专利]基于预测控制的开绕组电驱动系统单管开路故障诊断方法

权利要求书

1.基于预测控制的开绕组电驱动系统单管开路故障诊断方法，所述开绕组电驱动系统结构包括直流电源V_dc、三相3H桥逆变器以及开绕组电机三相定子绕组；所述直流电源V_dc与三相3H桥逆变器并联连接；所述三相3H桥逆变器中，每一相包含了两个桥臂，每个桥臂包括两个带反并联二极管的开关管，即三相3H桥逆变器共有12个开关管，开关管分别记为S_nij，其中n代表相序，n＝a,b,c，i代表每一相的桥臂序号，i＝1,2，j代表每个桥臂的开关管序号，j＝1,2，三相3H桥逆变器的各桥臂并联连接，A相桥臂中点分别记为a1和a2，B相桥臂中点分别记为b1和b2，C相桥臂中点分别记为c1和c2；所述开绕组电机三相定子绕组分别与各桥臂中点连接，即A相定子绕组两端分别接桥臂中点a1和a2，B相定子绕组两端分别接桥臂中点b1和b2，C相定子绕组两端分别接桥臂中点c1和c2；

其特征在于，所述基于预测控制的开绕组电驱动系统单管开路故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤1：实时采样开绕组电机三相定子绕组的相电压；

步骤2：将预估电压与对应时刻的实测电压作差，得到三相的误差电压ε_a、ε_b和ε_c，分别将其与给定阈值h₁作比较，初步判断故障是否发生，有以下两种情况：

第一种情况，|ε_a|≤h₁，|ε_b|≤h₁且|ε_c|≤h₁，判断无故障发生，返回步骤1；

第二种情况，出现以下六种状态之一时，初步判断有故障发生，将故障状态变量F₁置1，并初步判定开关管故障范围：

状态1，ε_a＞h₁，开关管S_a11或S_a22发生开路故障；

状态2，ε_a＜-h₁，开关管S_a12或S_a21发生开路故障；

状态3，ε_b＞h₁，开关管S_b11或S_b22发生开路故障；

状态4，ε_b＜-h₁，开关管S_b12或S_b21发生开路故障

状态5，ε_c＞h₁，开关管S_c11或S_c22发生开路故障；

状态6，ε_c＜-h₁，开关管S_c12或S_c21发生开路故障；

步骤3：故障状态变量F₁置1后，对步骤2的第二种情况中的各状态进行相应处理，即对误差电压进行规定时间长度上的积分，并将其与给定阈值h₂相比较，以进一步确认故障是否发生；此处若判断故障未发生，则将故障状态变量F₁置0，返回步骤1；若判断故障确已发生，则将故障状态变量F₂置1，执行步骤4；其中，给定阈值h₂设置为0.05，对步骤2的第二种情况中的各状态进行的相应处理具体如下：

对于状态1或状态2，对|ε_a|进行时间上的积分，当积分时长T达到5个控制周期即5T_s，且小于给定阈值h₂，则认为无故障发生，将故障状态变量F₁重新置0，返回步骤1；当积分时长T未达到5T_s时，已等于或大于给定阈值h₂，则认为故障确已发生，将故障状态变量F₂置1；

对于状态3或状态4，对|ε_b|进行时间上的积分，当积分时长T达到5个控制周期即5T_s，且小于给定阈值h₂，则认为无故障发生，将故障状态变量F₁重新置0，返回步骤1；当积分时长T未达到5T_s时，已等于或大于给定阈值h₂，则认为故障确已发生，将故障状态变量F₂置1；

对于状态5或状态6，对|ε_c|进行时间上的积分，当积分时长T达到5个控制周期即5T_s，且小于给定阈值h₂，则认为无故障发生，将故障状态变量F₁重新置0，返回步骤1；当积分时长T未达到5T_s时，已等于或大于给定阈值h₂，则认为故障确已发生，将故障状态变量F₂置1；

步骤4：故障状态变量F₂置1后，则已确定好故障的开关对，但仍需进一步定位具体的故障开关管；对于步骤2中的各状态，利用故障相桥臂开关状态和误差电压的关系，构造相应的诊断函数J_k来定位具体的故障开关管，其中k表示步骤2中的各状态，k＝1,2,3,4,5,6；

步骤5：故障诊断结束。