申请/专利权人：合肥工业大学;国网天津市电力公司

申请日：2022-07-26

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN115267606B

主分类号：G01R31/54

分类号：G01R31/54;G01R31/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2022.11.18#实质审查的生效;2022.11.01#公开

摘要：本发明公开了一种ANPC型三电平并网逆变器中IGBT的开路故障诊断方法，是通过采集ANPC型三电平并网逆变器实时电压电流数据和电气参数，并通过判断逻辑对IGBT开路故障进行诊断，本发明能解决现有ANPC型三电平并网逆变器IGBT开路故障诊断方法中存在的所需数据样本、计算量大、增加额外的硬件电路、不能实时在线诊断、时间长等问题，从而能避免现有开路故障诊断方法对故障样本的依赖、减少硬件成本和诊断时间。

主权项：1.一种ANPC型三电平并网逆变器中IGBT的开路故障诊断方法，所述ANPC型三电平并网逆变器中的IGBT包括：三相垂直桥臂的功率开关器件和三相箝位桥臂的功率开关器件，其中，任意x相垂直桥臂的功率开关器件分别记为：Sx1、Sx2、Sx3和Sx4；任意x相箝位桥臂的功率开关器件分别记为：Sx5和Sx6；其特征在于，所述开路故障诊断方法包括以下步骤：步骤1、通过传感器实时采集ANPC型三电平并网逆变器的三相输出电流{Ix|x＝a,b,c}和电网三相电压{Ex|x＝a,b,c}，其中，Ix表示x相输出电流，Ex表示电网x相电压；获取逆变器的电气参数，包括：直流侧电压Udc、逆变器的开关频率fs和逆变器三相输出电流的基波频率fn；步骤2、根据所述电气参数计算逆变器的开关周期Ts和逆变器的三相输出电流的基波周期T，从而得到逆变器三相输出电流的正、负半周期区域，并根据所述正、负半周期区域，计算逆变器三相输出电流的正半周期区域内，电网三相电压{Ex|x＝a,b,c}首次等于Udc6的时刻t1，以及逆变器三相输出电流的负半周期区域内，电网三相电压{Ex|x＝a,b,c}首次等于-Udc6的时刻t2；步骤3、利用式1确定零阈值范围Th1；-Δ×Im≤Th1≤Δ×Im1式1中，Δ表示所设定的电流零阈值系数，且Δ∈[0.01,0.1]，Im为ANPC型三电平并网逆变器的三相输出电流的幅值；当逆变器的三相输出电流{Ix|x＝a,b,c}满足式1所示的零阈值范围Th1时，表示x相输出电流Ix的幅值为0；步骤4、构建由规则1、规则2、规则3组成的诊断逻辑，用于对功率开关器件IGBT进行故障诊断，并得到诊断结果；所述规则1为：在零阈值范围Th1内的逆变器x相输出电流Ix在正、负半周期区域内，若出现逆变器x相输出电流变化率ΔIx的电平转换次数超过脉冲阈值Th2时，则表示x相垂直桥臂功率开关器件发生开路故障，并令Fx1＝1；否则，表示x相垂直桥臂功率开关器件未发生开路故障，并令Fx1＝0；其中，Fx1表示x相垂直桥臂的功率开关器件是否发生开路故障；所述规则2为：当Fx1＝1时，在0～t12或T2～T+t22区域内，若逆变器x相输出电流变化率ΔIx的绝对值|ΔIx|存在大于阈值Th3的情况，则表示x相垂直桥臂的Sx2或Sx3发生开路故障，并令Fx2＝1；否则，表示x相垂直桥臂的Sx2或Sx3未发生开路故障，并令Fx2＝0；其中，义Fx2表示Sx2或Sx3是否发生开路故障；所述规则3为：在0～t12或T2～T+t22区域内，若逆变器x相输出电流变化率ΔIx的绝对值|ΔIx|存在大于阈值Th4的情况，则表示x相箝位桥臂的Sx5发生开路故障或Sx6发生开路故障，并令Fx3＝1；否则，表示x相箝位桥臂Sx5或Sx6未发生开路故障，并令Fx3＝0；其中，Fx3表示Sx5或Sx6是否发生开路故障。

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