CN103454550A - 开关磁阻电机功率变换器故障细节系数标准差诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种开关磁阻电机功率变换器故障细节系数标准差诊断方法，通过检测开关磁阻电机功率变换器的相电流瞬态值，计算出细节系数标准差σ，作为故障特征量，采用整个转速范围内或整个转矩范围内开关磁阻电机功率变换器相电流细节系数标准差σ曲线，诊断出开关磁阻电机功率变换器主开关短路故障。适用于多种相数、多种拓扑结构的开关磁阻电机功率变换器，短路故障诊断准确，具有良好的工程应用价值。

Description

开关磁阻电机功率变换器故障细节系数标准差诊断方法

技术领域

本发明涉及一种短路故障细节系数标准差诊断方法，尤其是一种适用于各种相数开关磁阻电机的功率变换器短路故障细节系数标准差诊断方法。

背景技术

针对开关磁阻电机系统的故障检测与诊断技术研究虽然已经逐渐引起国内外研究者的广泛关注，然而起步晚、取得成果较少。开关磁阻电机系统故障诊断的研究多是基于定性的理论分析或是系统故障状态与正常状态的性能对比分析。功率变换器是开关磁阻电机系统的重要部件，是故障多发之处。针对功率变换器的故障保护措施大都停留在对功率器件的过流、过压、过热保护等层面，这只有当故障发展到相当程度并影响到外部可测变量特征时才有效，由于系统结构和参数的不同只能粗略设置故障保护阈值，无法作出故障类型判断。开关磁阻电机系统自身严重的非线性特性和独特的控制方式也给系统故障诊断的研究带来了不小的难度，传统功率变换器的故障诊断方法无法直接应用到开关磁阻电机功率变换器中。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在问题，提供一种开关磁阻电机功率变换器短路故障细节系数标准差诊断方法。

本发明的开关磁阻电机功率变换器故障细节系数标准差诊断方法：

检测开关磁阻电机功率变换器的相电流f(t)瞬态值；由公式：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{1}{k}{\left(d_{j,k}\stackrel{\‾}{d_{j,k}}\right)}^2}$

计算出细节系数标准差σ，式中，细节系数实际值

细节系数平均值t为时间变量，j为分辨率级别，k为离散化后的平移量，为小波函数φ(2^-jt-k)的共轭复数，R为，相电流f(t)瞬态值作如下变换

尺度系数

为尺度函数的共轭复数；

将细节系数标准偏差σ作为故障特征量，来诊断开关磁阻电机功率变换器的主电路是否有短路故障；

整个转速范围内细节系数标准偏差σ在0.005～0.01之间波动，或整个转矩范围内细节系数标准偏差σ在0.005附近波动，开关磁阻电机功率变换器发生短路故障。

有益效果：本发明对多种相数、多种拓扑结构的开关磁阻电机功率变换器短路故障诊断适用。采用检测开关磁阻电机功率变换器的相电流瞬态值，计算出细节系数标准差σ，作为故障特征量，采用整个转速范围内开关磁阻电机功率变换器相电流细节系数标准偏差σ曲线，或采用整个转矩范围内开关磁阻电机功率变换器相电流细节系数标准偏差σ曲线，诊断出开关磁阻电机功率变换器短路故障，达到本发明的目的。该开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，能定量提取故障特征，对短路故障针对性强、故障诊断可靠，效果好，具有良好的工程应用价值。

附图说明

图1是本发明应用于三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的拓扑结构图。

图2是本发明应用于三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的整个转速范围内细节系数标准偏差σ曲线图；

图3是本发明应用于三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的整个转矩范围内细节系数标准偏差σ曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，为三相开关磁阻电机双开关式功率变换器主电路，三相双开关功率变换器的每相均有两只主开关和两只续流二极管，A相、B相、C相并联在供电电源正极“+”和负极“-”上。其中A相的上主开关S1一端与供电电源正极“+”相连、上主开关S1另一端与A相绕组一端相连，下主开关S2一端与供电电源负极“-”相连、下主开关S2另一端与A相绕组另一端相连，上续流二极管VD1一端与供电电源正极“+”相连、上续流二极管VD1另一端与A相绕组另一端相连，下续流二极管VD2一端与供电电源负极“-”相连、下续流二极管VD2另一端与A相绕组一端相连。B相、C相内部连接方式与A相内部连接方式相同，略。开关磁阻电机功率变换器故障细节系数标准差诊断方法如下：

首先检测三相开关磁阻电机双开关式功率变换器的A相电流f(t)瞬态值；由公式：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{1}{k}{\left(d_{j,k}\stackrel{\‾}{d_{j,k}}\right)}^2}$

计算出细节系数标准差σ，式中：细节系数实际值

细节系数平均值

t为时间变量，j为分辨率级别，k为离散化后的平移量，

为小波函数φ(2^-jt-k)的共轭复数，R为，相电流f(t)瞬态值作如下变换尺度系数

为尺度函数

的共轭复数；

将细节系数标准偏差σ作为故障特征量，来诊断开关磁阻电机功率变换器的主电路是否有短路故障；

如图2所示，整个转速范围内细节系数标准偏差σ在0.005～0.01之间波动，或如图3所示，整个转矩范围内细节系数标准偏差σ在0.005附近波动，开关磁阻电机双开关功率变换器A相发生短路故障。

对三相开关磁阻电机双开关功率变换器B相发生短路故障时的故障检测、故障种类辨别、故障相定位方法与上述开关磁阻电机双开关功率变换器A类似；

检测三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的B相电流f(t)瞬态值；由公式：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{1}{k}{\left(d_{j,k}\stackrel{\‾}{d_{j,k}}\right)}^2}$

计算出细节系数标准差σ，式中：细节系数实际值

细节系数平均值

t为时间变量，j为分辨率级别，k为离散化后的平移量，

为小波函数φ(2-jt-k)的共轭复数，R为，相电流f(t)瞬态值作如下变换

尺度系数

为尺度函数

的共轭复数；

将细节系数标准偏差σ作为故障特征量，来诊断开关磁阻电机功率变换器的主电路是否有短路故障；

如图2所示，整个转速范围内细节系数标准偏差σ在0.005～0.01之间波动，或如图3所示，整个转矩范围内细节系数标准偏差σ在0.005附近波动，开关磁阻电机双开关功率变换器B相发生短路故障。

对三相开关磁阻电机双开关功率变换器C相发生短路故障时的故障检测、故障种类辨别、故障相定位方法与上述开关磁阻电机双开关功率变换器A类似；

检测三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的C相电流f(t)瞬态值；由公式：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{1}{k}{\left(d_{j,k}\stackrel{\‾}{d_{j,k}}\right)}^2}$

计算出细节系数标准差σ，式中：细节系数实际值

细节系数平均值t为时间变量，j为分辨率级别，k为离散化后的平移量，为小波函数φ(2^-jt-k)的共轭复数，R为，相电流f(t)瞬态值作如下变换

尺度系数

为尺度函数的共轭复数；

将细节系数标准偏差σ作为故障特征量，来诊断开关磁阻电机功率变换器的主电路是否有短路故障；

如图2所示，整个转速范围内细节系数标准偏差σ在0.005～0.01之间波动，或如图3所示，整个转矩范围内细节系数标准偏差σ在0.005附近波动，开关磁阻电机双开关功率变换器C相发生短路故障。

该开关磁阻电机功率变换器两相及两相以上同时出现下管短路故障时的故障检测、故障种类辨别、故障相定位方法与上述类似。

通过对A、B、C三相分别检测相电流，判断其整个转速范围内细节系数标准偏差σ是否在0.005～0.01之间波动，或整个转矩范围内细节系数标准偏差σ是否在0.005附近波动，从而实现故障相的定位。

Claims (1)

1.一种开关磁阻电机功率变换器故障细节系数标准差诊断方法，其特征在于：

检测开关磁阻电机功率变换器的相电流f(t)瞬态值；由公式：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{1}{k}{\left(d_{j,k}\stackrel{\‾}{d_{j,k}}\right)}^2}$ 计算出细节系数标准差σ，

式中，细节系数实际值 $d_{j,k}={\∫}_{R}f\left(t\right)2^{-j/2}\stackrel{\‾}{\mathrm{\φ}(2^{-j}t-k)}\mathrm{dt},$ 细节系数平均值 $\stackrel{\‾}{d_{j,k}}=\frac{1}{k}\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{d}_{j,k},$ t为时间变量，j为分辨率级别，k为离散化后的平移量，

为小波函数φ(2^-jt-k)的共轭复数，R为，相电流f(t)瞬态值作如下变换

尺度系数为尺度函数

的共轭复数；

将细节系数标准偏差σ作为故障特征量，来诊断开关磁阻电机功率变换器的主电路是否有短路故障；

当细节系数标准偏差σ在整个转速范围内的曲线波动在0.005～0.01之间，或细节系数标准偏差σ在整个转矩范围内的曲线波动在0.005附近，判断开关磁阻电机功率变换器发生短路故障。

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