一种交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法

文档序号:10487395阅读:462来源:国知局
一种交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法
【专利摘要】本发明公开了一种变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法,包括:根据速度给定,确定一个完整电流周期采样的数组长度;计算三相电流采样数组的方差,并以此确定相对方差;计算三电流采样数组的偏度;将相对方差与两个阈值对比确定是否发生开路故障和发生故障时故障所在的桥臂;若发生单管开路故障,则再根据偏度确定故障发生是上管还是下管。本发明通过确定周期性电流信号数组的长度L,计算三个电流采样数组的方差Var,然后计算出相对方差的大小εx,根据所得的相对方差εx判断是否有故障发生,当发生单管故障时,则利用偏度γx进一步判断故障功率管的位置,提高了交流变频调速系统功率变换器的故障诊断的准确度,并且算法简单,易于实现。
【专利说明】
一种交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法
技术领域
[0001] 本发明属于功率变换器故障诊断的技术领域,尤其涉及一种交流变频调速系统中 功率变换器开路故障诊断方法。
【背景技术】
[0002] 在工业制造、航空航天、交通运输等领域,功率变换器驱动的变频调速系统以其能 量密度大,能效高等优点得到了广泛应用。图1为传统的三相变频调速系统及其基本结构 图。随着这些系统对安全性和可靠性的要求越来越高,对系统各部件,尤其是最容易发生故 障的功率变换器部分,进行故障检测和定位显得尤其重要。传统的故障诊断方法主要分为 两种:一是通过增加传感器,直接检测功率变换器的导通压降或者测量功率变换器的温度, 这种方法能够快速对系统故障进行定位,同时这种方法需要增加传感器等硬件,在进行功 率管故障诊断的同时增加了系统的开销;二是利用变频调速系统中现有的传感器资源,通 过比较故障后相关特征信号与正常情况下的偏差值进行故障诊断和定位的方法。在第二种 算法中,目前常用的有基于智能分类的故障诊断方法,但是这种方法容易出现误判,其应用 场合有限,而且稍显复杂,需要大量的数据进行训练;其次是利用相关系数、欧氏距离、矢量 角余弦和豪斯多夫距离等算法进行故障诊断时,这些方法在计算上稍显复杂,而且在实际 应用中由于所占的处理器资源太多,实现起来不够经济。

【发明内容】

[0003] 针对现有技术的以上缺陷,本发明的所要解决的技术问题在于提供一种交流变频 调速系统中功率变换器开路故障诊断方法,通过分析正常状态下与故障状态下的电流概率 密度曲线分布,利用电流采样序列的方差和偏度来进行相似性的度量方法,更方便的解决 变频调速系统功率变换器发生开路故障时的诊断问题。
[0004] 本发明提供一种交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法,包括以下步 骤:
[0005] S1、确定周期性电流信号数组的长度,用 g示,其中Ts是控制器的采 样周期,P是电机的极对数,是电机的速度;
[0006] S2、在每个采样时刻,记下当前电流采样值,得到三个电流采样数组A(L),B(L),C (L);计算三个电流采样数组的方差Varx = O2 = EX2-P2,其中xe {a,b,c}分别代表a、b、c三 相,X为三个电流采样数组中的一个;然后计算出相对方差的大小
[0007] S3、计算三个电流采样数组的偏度卩中xe {a,b,c};
[0008] S4、根据所得的相对方差εχ判断是否有故障发生,若有故障发生,还要据此判断故 障发生的桥臂和故障类型是单管故障还是双管故障;当发生单管故障时,则利用偏度γ x进 一步判断故障功率管的位置。
[0009] 进一步地,所述的步骤S4中:根据计算出的相对方差,则有
[0010]
[0011] 若fi值为0,则X相健康;若为1,则X相有一个管故障;若为2,则X相有两个故障管; 若有一个功率管故障,则利用偏度γ X进一步判断故障的位置;
[0012]
[0013] 当匕值为〇,则X相下管故障,当fs值为1,则X相上管故障,由此确定故障发生的位 置。
[0014] 总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效 果:
[0015] 本发明的交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法通过确定周期性电 流信号数组的长度L,计算三个电流采样数组的方差Var,然后计算出相对方差的大小ε χ,根 据所得的相对方差εχ判断是否有故障发生,当发生单管故障时,则利用偏度γχ进一步判断 故障功率管的位置,提高了交流变频调速系统功率变换器的故障诊断的准确度,并且算法 简单,易于实现。
【附图说明】
[0016] 图1为传统的三相变频调速系统及其基本结构图。
[0017] 图2为本发明的交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法的流程框图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图详细说明本发明的【具体实施方式】,其作为本说明书的一部分,通过 实施例来说明本发明的原理,本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得 一目了然。在所参照的附图中,不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。 为使本发明更加容易理解,下面将进一步阐述本发明的具体实施例。
[0019] 如图2所示,本发明的交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法,包括以 下步骤:
[0020] S1、确定周期性电流信号数组的长度J I示,其中Ts是控制器的采 样周期,P是电机的极对数,是电机的速度。
[0021] S2、在每个采样时刻,记下当前电流采样值,得到三个电流采样数组A(L),B(L),C (L);计算三个电流采样数组的方I
^中乂£ {a,b,c}分别代表a、b、c三 相,X为三个电流采样数组中的一个;然后计算出相对方差的大/J
[0022] S3、计算三个电流采样数组的偏g
其中xe {a,b,c},利用公另
·计算出电流采样序列偏度的大小。
[0023] S4、根据所得的相对方差εχ判断是否有故障发生,若有故障发生,还要据此判断故 障发生的桥臂和故障类型是单管故障还是双管故障;当发生单管故障时,则利用偏度γ χ进 一步判断故障功率管的位置。
[0024]根据计算出的相对方差,则有
[0025]
[0026] 若h值为0,则X相健康;若为1,则X相有一个管故障;若为2,则X相有两个故障管。 若有一个功率管故障,则利用偏度γ x进一步判断故障的位置
[0027]
[0028] 当匕值为0,则X相下管故障,当fs值为1,则X相上管故障。由此确定故障发生的位置 是T1, T2, T3, T4, T5, T6中的哪一或两个,见表1。
[0029]表1是检测方法的故障类型表。
[0030]表1
[0032] 本发明根据速度给定,确定一个完整电流周期采样的数组长度;计算三相电流采 样数组的方差,并以此确定相对方差;计算三电流采样数组的偏度;将相对方差与两个阈值 对比确定是否发生开路故障和发生故障时故障所在的桥臂;若发生单管开路故障,则再根 据偏度确定故障发生是上管还是下管。
[0033] 本发明的交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法通过确定周期性电 流信号数组的长度L,计算三个电流采样数组的方差Var,然后计算出相对方差的大小ε χ,根 据所得的相对方差εχ判断是否有故障发生,当发生单管故障时,则利用偏度γχ进一步判断 故障功率管的位置,提高了交流变频调速系统功率变换器的故障诊断的准确度,并且算法 简单,易于实现。
【主权项】
1. 一种交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法,其特征在于,包括W下步 骤: 51、 确定周期性电流信号数组的长度,丹-表示,其中Ts是控制器的采样周 期,9是电机的极对数,《^是电机的速度; 52、 在每个采样时刻,记下当前电流采样值,得到Ξ个电流采样数组A(L),B化),C(L); 计算Ξ个电流采样数组的方差Varx = 〇2 = EX2-y2,其中xe{a,b,c}分别代表a、b、cS相,X为 Ξ个电流采样数组中的一个;然后计算出相对方差的大小53、 计算Ξ个电流采样数组的偏度,其中xe{a,b, c}; 54、 根据所得的相对方差εχ判断是否有故障发生,若有故障发生,还要据此判断故障发 生的桥臂和故障类型是单管故障还是双管故障;当发生单管故障时,则利用偏度丫 X进一步 判断故障功率管的位置。2. 根据权利要求1所述的交流变频调速系统中功率变换器开路故障诊断方法,其特征 在于,所述的步骤S4中:根据计算出的相对方差,则有、 ... 若fi值为0,则X相健康;若为1,则X相有一个管故障;若为2,则X相有两个故障管;若有一 个功率管故障,则利用偏度丫 X进一步判断故障的位置;当fs值为0,则X相下管故障,当fs值为1,则X相上管故障,由此确定故障发生的位置。
【文档编号】G01R31/02GK105842577SQ201610170993
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】赵金, 周德洪, 李云华
【申请人】华中科技大学
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