CN101666858B - 开关磁阻电机双主开关功率变换器主开关故障诊断方法 - Google Patents

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Abstract

一种开关磁阻电机双主开关功率变换器主开关故障诊断方法，在主开关的直流母线上设置一只电流传感器LEM1，用于检测直流母线上主开关总电流；在续流二极管直流母线上设置一只电流传感器LEM2，用于检测直流母线上续流二极管回馈的总电流，将两只电流传感器的导线与接收器相连，得到主开关的总电流信号和续流二极管回馈的总电流信号。可判断上主开关管短路故障、下主开关管短路故障、上主开关管和下主开关管均发生短路故障、上主开关管开路故障、下主开关管开路故障、上主开关管和下主开关管均发生开路故障，并进行故障定位，便于实施容错控制，具有广泛的应用前景。

Description

开关磁阻电机双主开关功率变换器主开关故障诊断方法
技术领域
本发明涉及一种开关磁阻电机功率变换器主开关故障诊断方法，适用于各种相数的每相双主开关的开关磁阻电机功率变换器。
背景技术
每相双主开关的开关磁阻电机功率变换器是单极性功率变换器，向开关磁阻电机供单极性电流。在煤矿井下、航空航天等恶劣的环境下开关磁阻电机功率变换器易出现故障。由于每相双主开关的开关磁阻电机功率变换器可使开关磁阻电机系统电机磁路上、系统电路上各相相互独立，当开关磁阻电机系统发生故障时，便于采用容错措施，实现开关磁阻电机系统在恶劣的环境下的高可靠性运行。但是每相双主开关的开关磁阻电机功率变换器会发生上主开关管发生短路故障、下主开关管发生短路故障、上主开关管和下主开关管均发生短路故障、上主开关管发生开路故障、下主开关管发生开路故障、上主开关管和下主开关管均发生开路故障，必须加以故障定位、故障类型区分，以便于采取相应的容错措施；而目前使用的每相双主开关的开关磁阻电机功率变换器还没有故障检测及故障定位功能，因此当功率变换器出现故障时，系统不能判断故障类型和故障的位置。及时可靠地实现开关磁阻电机功率变换器故障检测及定位，是实施开关磁阻电机系统容错运行的保证。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术中存在的问题，提供一种方法简单，易操作的开关磁阻电机每相双主开关功率变换器主开关故障诊断方法。
本发明的主开关故障诊断方法：在主开关的直流母线上设置一只电流传感器LEM1，用于检测直流母线上主开关总电流；在续流二极管直流母线上设置一只电流传感器LEM2，用于检测直流母线上续流二极管回馈的总电流，将两只电流传感器的导线与接收器相连，得到主开关的总电流信号和续流二极管回馈的总电流信号；
当电流传感器LEM1检测到的电流无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流急剧增大，则判断一相或多相的上主开关管发生短路故障；
当电流传感器LEM1检测到的电流无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流缺少一相或多相，则判断所缺的一相或多相的下主开关管发生短路故障；
当电流传感器LEM1检测到的电流急剧增大，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流缺少一相或多相，则判断所缺一相或多相的上主开关管和下主开关管均发生短路故障；
当电流传感器LEM1检测到接近1/2步距角区段内无电流，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流缺少一相或多相，则判断所缺的一相或多相的下主开关管发生开路故障、或所缺的一相或多相的上主开关管发生开路故障、或所缺一相或多相的上主开关管和下主开关管均发生开路故障。
有益效果：通过在每相双主开关功率变换器安放两只电流传感器，可以实现开关磁阻电机每相双主开关功率变换器的上主开关管短路故障、下主开关管短路故障、上主开关管和下主开关管同时短路故障、上主开关管开路故障、下主开关管开路故障、上主开关管和下主开关管同时开路故障的辨别和定位。能够诊断不同相数的每相双主开关的开关磁阻电机功率变换器主开关管短路故障、开路故障。不仅能用于该类功率变换器一相出现故障时的故障检测、故障种类辨别、故障相定位，而且也能用于该类功率变换器两相及两相以上同时出现故障时的故障检测、故障种类辨别、故障相定位。可迅速、准确地检测、辨别开关磁阻电机每相双主开关功率变换器主开关故障的种类，定位故障所发生相，具有鲁棒性强的优点，故障检测及定位可靠，诊断过程迅速，容易在微机、单片机或数字信号处理器系统上实现，是实施开关磁阻电机系统容错运行的保证，性价比高、实用性强，效果好，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明的在每相双主开关功率变换器安放两只电流传感器位置的示意图；
图2是本发明的主开关管无故障时两只电流传感器检测到的电流；
图3是本发明的上主开关管发生短路故障时两只电流传感器检测到的电流；
图4是本发明的下主开关管发生短路故障时两只电流传感器检测到的电流；
图5是本发明的上主开关管和下主开关管均发生短路故障时两只电流传感器检测到的电流；
图6是本发明的开关管发生开路故障时两只电流传感器检测到的电流。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
以三相开关磁阻电机每相双主开关功率变换器为例，如图1所示，在主开关的直流母线上设置一只电流传感器LEM1，用于检测直流母线上主开关总电流iT；在续流二极管直流母线上设置一只电流传感器LEM2，用于检测直流母线上续流二极管回馈的总电流iD，图中箭头方向为电流正方向，将两只电流传感器的导线与接收器相连，得到主开关的总电流信号和续流二极管回馈的总电流信号；接收器采用计算机或单片机或数字信号处理器或示波器或虚拟仪器。主开关管无故障时两只电流传感器检测到的电流如图2所示。VD1是A相的上续流二极管、VD2是B相的上续流二极管、VD3是C相的上续流二极管、VD4是A相的下续流二极管、VD5是B相的下续流二极管、VD6是C相的下续流二极管。
以A相为例：
(1)如图3所示，当电流传感器LEM1检测到的电流iT无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD急剧增大，则判断A相的上主开关管S1发生短路故障；
(2)如图4所示，当电流传感器LEM1检测到的电流iT无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD缺少A相的回馈电流，则判断A相下主开关管S4发生短路故障；
(3)如图5所示，当电流传感器LEM1检测到的电流iT急剧增大，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD缺少A相的回馈电流，则判断A相的上主开关管S1和下主开关管S4均发生短路故障；
(4)如图6所示，当电流传感器LEM1检测到电流iT接近1/2步距角区段内为零，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD缺少A相的回馈电流，则判断A相的下主开关管S4发生开路故障、或A相的上主开关管S1发生开路故障、或A相的上主开关管S1和下主开关管S4均发生开路故障。
以A相、B相为例：
(1)当电流传感器LEM1检测到的电流iT无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD急剧增大，则判断A相的上主开关管S1、B相的上主开关管S2发生短路故障；
(2)当电流传感器LEM1检测到的电流iT无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD缺少A相、B相的回馈电流，则判断A相下主开关管S4、B相下主开关管S5发生短路故障；
(3)当电流传感器LEM1检测到的电流iT急剧增大，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD缺少A相、B相的回馈电流，则判断A相的上主开关管S1和下主开关管S4均发生短路故障、B相的上主开关管S2和下主开关管S5均发生短路故障；
(4)当电流传感器LEM1检测到电流iT有两处接近1/2步距角区段内为零，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD缺少A相、B相的回馈电流，则判断A相的下主开关管S4和B相的下主开关管S5发生开路故障、或A相的上主开关管S1和B相的上主开关管S2发生开路故障、或A相的上主开关管S1和下主开关管S4及B相的上主开关管S2和下主开关管S5均发生开路故障。
以A相、C相为例：
(1)当电流传感器LEM1检测到的电流iT无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD急剧增大，则判断A相的上主开关管S1、C相的上主开关管S3发生短路故障；
(2)当电流传感器LEM1检测到的电流iT无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD缺少A相、C相的回馈电流，则判断A相下主开关管S4、C相下主开关管S6发生短路故障；
(3)当电流传感器LEM1检测到的电流iT急剧增大，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD缺少A相、C相的回馈电流，则判断A相的上主开关管S1和下主开关管S4均发生短路故障、C相的上主开关管S3和下主开关管S6均发生短路故障；
(4)当电流传感器LEM1检测到电流iT有两处接近1/2步距角区段内为零，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流iD缺少A相、C相的回馈电流，则判断A相的下主开关管S4和C相的下主开关管S6发生开路故障、或A相的上主开关管S1和C相的上主开关管S3发生开路故障、或A相的上主开关管S1和下主开关管S4及C相的上主开关管S3和下主开关管S6均发生开路故障。
该开关磁阻电机功率变换器其他两相及两相以上主开关管同时出现故障时的故障检测、故障种类辨别、故障相定位方法与上述类似。

Claims (1)

1.一种开关磁阻电机双主开关功率变换器主开关故障诊断方法，其特征在于：在主开关的直流母线上设置一只电流传感器LEM1，用于检测直流母线上主开关总电流；在续流二极管直流母线上设置一只电流传感器LEM2，用于检测直流母线上续流二极管回馈的总电流，将两只电流传感器的导线与接收器相连，得到主开关的总电流信号和续流二极管回馈的总电流信号；
当电流传感器LEM1检测到的电流无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流急剧增大，则判断一相或多相的上主开关管发生短路故障；
当电流传感器LEM1检测到的电流无明显变化，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流缺少一相或多相，则判断所缺的一相或多相的下主开关管发生短路故障；
当电流传感器LEM1检测到的电流急剧增大，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流缺少一相或多相，则判断所缺一相或多相的上主开关管和下主开关管均发生短路故障；
当电流传感器LEM1检测到接近1/2步距角区段内无电流，而电流传感器LEM2检测到的回馈电流缺少一相或多相，则判断所缺的一相或多相的下主开关管发生开路故障、或所缺的一相或多相的上主开关管发生开路故障、或所缺一相或多相的上主开关管和下主开关管均发生开路故障。
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