一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法，包括：根據(jù)速度給定，確定一個完整電流周期采樣的數(shù)組長度；計算三相電流采樣數(shù)組的方差，并以此確定相對方差；計算三電流采樣數(shù)組的偏度；將相對方差與兩個閾值對比確定是否發(fā)生開路故障和發(fā)生故障時故障所在的橋臂；若發(fā)生單管開路故障，則再根據(jù)偏度確定故障發(fā)生是上管還是下管。本發(fā)明通過確定周期性電流信號數(shù)組的長度L，計算三個電流采樣數(shù)組的方差Var，然后計算出相對方差的大小εx，根據(jù)所得的相對方差εx判斷是否有故障發(fā)生，當發(fā)生單管故障時，則利用偏度γx進一步判斷故障功率管的位置，提高了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)功率變換器的故障診斷的準確度，并且算法簡單，易于實現(xiàn)。
【專利說明】
一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于功率變換器故障診斷的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中 功率變換器開路故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)制造、航空航天、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域，功率變換器驅(qū)動的變頻調(diào)速系統(tǒng)以其能 量密度大，能效高等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用。圖1為傳統(tǒng)的三相變頻調(diào)速系統(tǒng)及其基本結(jié)構(gòu) 圖。隨著這些系統(tǒng)對安全性和可靠性的要求越來越高，對系統(tǒng)各部件，尤其是最容易發(fā)生故 障的功率變換器部分，進行故障檢測和定位顯得尤其重要。傳統(tǒng)的故障診斷方法主要分為 兩種:一是通過增加傳感器，直接檢測功率變換器的導(dǎo)通壓降或者測量功率變換器的溫度， 這種方法能夠快速對系統(tǒng)故障進行定位，同時這種方法需要增加傳感器等硬件，在進行功 率管故障診斷的同時增加了系統(tǒng)的開銷;二是利用變頻調(diào)速系統(tǒng)中現(xiàn)有的傳感器資源，通 過比較故障后相關(guān)特征信號與正常情況下的偏差值進行故障診斷和定位的方法。在第二種 算法中，目前常用的有基于智能分類的故障診斷方法，但是這種方法容易出現(xiàn)誤判，其應(yīng)用 場合有限，而且稍顯復(fù)雜，需要大量的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練;其次是利用相關(guān)系數(shù)、歐氏距離、矢量 角余弦和豪斯多夫距離等算法進行故障診斷時，這些方法在計算上稍顯復(fù)雜，而且在實際 應(yīng)用中由于所占的處理器資源太多，實現(xiàn)起來不夠經(jīng)濟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷，本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題在于提供一種交流變頻 調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法，通過分析正常狀態(tài)下與故障狀態(tài)下的電流概率 密度曲線分布，利用電流采樣序列的方差和偏度來進行相似性的度量方法，更方便的解決 變頻調(diào)速系統(tǒng)功率變換器發(fā)生開路故障時的診斷問題。
[0004] 本發(fā)明提供一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法，包括以下步 驟：
[0005] S1、確定周期性電流信號數(shù)組的長度，用 g示，其中Ts是控制器的采 樣周期，P是電機的極對數(shù)，是電機的速度；
[0006] S2、在每個采樣時刻，記下當前電流采樣值，得到三個電流采樣數(shù)組A(L)，B(L)，C (L);計算三個電流采樣數(shù)組的方差Varx = O2 = EX2-P2，其中xe {a，b，c}分別代表a、b、c三 相，X為三個電流采樣數(shù)組中的一個;然后計算出相對方差的大小
[0007] S3、計算三個電流采樣數(shù)組的偏度卩中xe {a,b,c}；
[0008] S4、根據(jù)所得的相對方差εχ判斷是否有故障發(fā)生，若有故障發(fā)生，還要據(jù)此判斷故 障發(fā)生的橋臂和故障類型是單管故障還是雙管故障；當發(fā)生單管故障時，則利用偏度γ x進 一步判斷故障功率管的位置。
[0009] 進一步地，所述的步驟S4中：根據(jù)計算出的相對方差，則有
[0010]
[0011] 若fi值為0，則X相健康;若為1，則X相有一個管故障；若為2，則X相有兩個故障管； 若有一個功率管故障，則利用偏度γ X進一步判斷故障的位置；
[0012]
[0013] 當匕值為〇，則X相下管故障，當fs值為1，則X相上管故障，由此確定故障發(fā)生的位 置。
[0014] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效 果：
[0015] 本發(fā)明的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法通過確定周期性電 流信號數(shù)組的長度L，計算三個電流采樣數(shù)組的方差Var，然后計算出相對方差的大小ε χ，根 據(jù)所得的相對方差εχ判斷是否有故障發(fā)生，當發(fā)生單管故障時，則利用偏度γχ進一步判斷 故障功率管的位置，提高了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)功率變換器的故障診斷的準確度，并且算法 簡單，易于實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0016] 圖1為傳統(tǒng)的三相變頻調(diào)速系統(tǒng)及其基本結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】，其作為本說明書的一部分，通過 實施例來說明本發(fā)明的原理，本發(fā)明的其他方面、特征及其優(yōu)點通過該詳細說明將會變得 一目了然。在所參照的附圖中，不同的圖中相同或相似的部件使用相同的附圖標號來表示。 為使本發(fā)明更加容易理解，下面將進一步闡述本發(fā)明的具體實施例。
[0019] 如圖2所示，本發(fā)明的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法，包括以 下步驟：
[0020] S1、確定周期性電流信號數(shù)組的長度J I示，其中Ts是控制器的采 樣周期，P是電機的極對數(shù)，是電機的速度。
[0021] S2、在每個采樣時刻，記下當前電流采樣值，得到三個電流采樣數(shù)組A(L)，B(L)，C (L);計算三個電流采樣數(shù)組的方I
^中乂￡ {a，b，c}分別代表a、b、c三 相，X為三個電流采樣數(shù)組中的一個;然后計算出相對方差的大/J
[0022] S3、計算三個電流采樣數(shù)組的偏g
其中xe {a，b，c}，利用公另
·計算出電流采樣序列偏度的大小。
[0023] S4、根據(jù)所得的相對方差εχ判斷是否有故障發(fā)生，若有故障發(fā)生，還要據(jù)此判斷故 障發(fā)生的橋臂和故障類型是單管故障還是雙管故障；當發(fā)生單管故障時，則利用偏度γ χ進 一步判斷故障功率管的位置。
[0024]根據(jù)計算出的相對方差，則有
[0025]
[0026] 若h值為0，則X相健康;若為1，則X相有一個管故障；若為2，則X相有兩個故障管。 若有一個功率管故障，則利用偏度γ x進一步判斷故障的位置
[0027]
[0028] 當匕值為0,則X相下管故障，當fs值為1，則X相上管故障。由此確定故障發(fā)生的位置 是T1, T2, T3, T4, T5, T6中的哪一或兩個，見表1。
[0029]表1是檢測方法的故障類型表。
[0030]表1
[0032] 本發(fā)明根據(jù)速度給定，確定一個完整電流周期采樣的數(shù)組長度;計算三相電流采 樣數(shù)組的方差，并以此確定相對方差;計算三電流采樣數(shù)組的偏度;將相對方差與兩個閾值 對比確定是否發(fā)生開路故障和發(fā)生故障時故障所在的橋臂;若發(fā)生單管開路故障，則再根 據(jù)偏度確定故障發(fā)生是上管還是下管。
[0033] 本發(fā)明的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法通過確定周期性電 流信號數(shù)組的長度L，計算三個電流采樣數(shù)組的方差Var，然后計算出相對方差的大小ε χ，根 據(jù)所得的相對方差εχ判斷是否有故障發(fā)生，當發(fā)生單管故障時，則利用偏度γχ進一步判斷 故障功率管的位置，提高了交流變頻調(diào)速系統(tǒng)功率變換器的故障診斷的準確度，并且算法 簡單，易于實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1. 一種交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法，其特征在于，包括W下步 驟： 51、 確定周期性電流信號數(shù)組的長度，丹-表示，其中Ts是控制器的采樣周 期，9是電機的極對數(shù)，《^是電機的速度； 52、 在每個采樣時刻，記下當前電流采樣值，得到Ξ個電流采樣數(shù)組A(L)，B化），C(L); 計算Ξ個電流采樣數(shù)組的方差Varx = 〇2 = EX2-y2,其中xe{a，b，c}分別代表a、b、cS相，X為 Ξ個電流采樣數(shù)組中的一個;然后計算出相對方差的大小53、 計算Ξ個電流采樣數(shù)組的偏度，其中xe{a，b, c}; 54、 根據(jù)所得的相對方差εχ判斷是否有故障發(fā)生，若有故障發(fā)生，還要據(jù)此判斷故障發(fā) 生的橋臂和故障類型是單管故障還是雙管故障；當發(fā)生單管故障時，則利用偏度丫 X進一步 判斷故障功率管的位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中功率變換器開路故障診斷方法，其特征 在于，所述的步驟S4中：根據(jù)計算出的相對方差，則有、 ... 若fi值為0，則X相健康;若為1，則X相有一個管故障;若為2，則X相有兩個故障管;若有一 個功率管故障，則利用偏度丫 X進一步判斷故障的位置；當fs值為0，則X相下管故障，當fs值為1，則X相上管故障，由此確定故障發(fā)生的位置。
【文檔編號】G01R31/02GK105842577SQ201610170993
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】趙金, 周德洪, 李云華
【申請人】華中科技大學(xué)