CN109188176A

CN109188176A - 一种三电平逆变器开路故障的诊断方法、装置和电子设备

Info

Publication number: CN109188176A
Application number: CN201811130077.5A
Authority: CN
Inventors: 伍珣; 于天剑; 成庶; 李凯迪; 罗屿
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: CN109188176B

Abstract

本发明公开了一种三电平逆变器开路故障的诊断方法，包括：通过电压互感器获得所述逆变器中的A、B相之间线电压数据和B、C相之间线电压数据；将所述A、B相之间线电压数据做为横坐标，将所述B、C相之间线电压数据做为纵坐标，绘制一个周期内的电压轨迹图；对既有故障电压轨迹集合进行检索，若检索到与所述电压轨迹图所匹配的所述既有故障电压轨迹集合中的集合项，则将检索到的所述集合项对应的故障类型输出为诊断结果。该方法实现了对三电平逆变器开路故障的非侵入式诊断，可以对包括单管故障，两管故障进行诊断，还能区分二极管开路故障，且不受负载影响，在负载发生某些故障时仍可用，具有简单、便捷、快速、准确、受影响小等效果。

Description

一种三电平逆变器开路故障的诊断方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及电力电子领域，特别是指一种三电平逆变器的开路故障诊断方法、装置和电子设备。

背景技术

三电平逆变器也称三相逆变器(通常称A、B、C三相，相电压有U_A、 U_B、U_C，两相之间有线电压U_AB、U_BC、U_AC)，广泛应用于工业生产中，但是由于其自身元器件的敏感性及工作环境的不确定性，其故障率在电力电子系统中也一直高居不下。通常地，一般将三电平逆变器中的半导体功率管故障分为短路故障与开路故障两类，半导体功率管的开路故障诊断技术层出不穷，主要可分为电压诊断法及电流诊断法两类。现有的开路故障诊断技术虽各有优势，但是某些应用场合的三电平逆变器却存在许多难以改变的客观条件制约了许多方法的施展。比如，机车上的系统不允许随意改造，很难通过获取其控制信号或加装额外的电压传感器来对系统进行开路故障的诊断。目前，还没有非侵入式的、利用外电压对半导体功率管进行单管开路与多管开路故障诊断的方法提出。

发明内容

有鉴于此，为避免采用侵入式三电平逆变器的开路故障诊断，本发明提出基于电压传感器的一种三电平逆变器的开路故障诊断方法、装置和电子设备，实现了对三电平逆变器开路故障的非侵入式诊断、对多功率管开路故障的诊断，同时还能区分二极管开路故障，取得了良好的效果。

第一方面，本发明提供了一种三电平逆变器开路故障的诊断方法，包括：

通过电压互感器获得逆变器中的A、B相之间线电压数据和B、C相之间线电压数据；

将A、B相之间线电压数据做为横坐标，将B、C相之间线电压数据做为纵坐标，绘制一个周期内的电压轨迹图；

对既有故障电压轨迹集合进行检索，若检索到与电压轨迹图所匹配的既有故障电压轨迹集合中的集合项，则将检索到的集合项对应的故障类型输出为诊断结果。

在一些实施方式中，线电压数据包括：随时间变化的各时间点对应的电压值。

在一些实施方式中，A、B相之间线电压数据和B、C相之间线电压数据至多为一个周期内的数据。

在一些实施方式中，三电平逆变器正常状态下的线电压数据的计算方式包括：

当CS_x＝1时，u_x1＝u_x2＝0，u_x3＝u_x4＝U_d/2；

当CS_x＝0时，u_x1＝u_x4＝U_d/2，u_x2＝u_x3＝0；

当CS_x＝-1时，u_x1＝u_x2＝U_d/2，u_x3＝u_x4＝0；

此时，u_x1～u_x4与输出线电流的方向无关；

通过

u_ab＝U_d-u_a1-u_a2-u_b3-u_b4

u_bc＝U_d-u_b1-u_b2-u_c3-u_c4

求取所有CS状态下线电压u_ab与u_bc的值；

依据LC滤波组件前后电压等效原则，获得所有CS状态下线电压u_AB与 u_BC的值；

其中，CS表示逆变器中的某一相电路中的功率管的导通状态；x表示 LC滤波组件前的三相电中的各相，分别为a、b、c；LC滤波组件后的三相电的各相分别为A、B、C。

在一些实施方式中，既有故障电压轨迹集合的获得方式包括：

计算逆变器各故障情况下的线电压数据u_ab与u_bc，获得u_AB与u_BC；基于 u_AB与u_BC绘制出各故障情况下的电压轨迹图并组成集合，形成既有故障电压轨迹集合。

在一些实施方式中，两管故障时电压轨迹图的计算方式为：

FAULT_VT_i&VT_j＝FAULT_VT_i∩FAULT_VT_j，

其中，FAULT_X为功率管X的电压轨迹，VT_i和VT_j分别为逆变器中两个不同的功率管，符号∩表示对FAULT_VT_i围成的区域与FAULT_VT_j围成的区域取交集，取交集后的区域边界轨迹即为FAULT_VT_i&VT_j。

第二方面，本发明提供了一种三电平逆变器开路故障的诊断装置，包括：

采样模块，通过电压互感器获得逆变器中的A、B相之间线电压数据和 B、C相之间线电压数据；

绘图模块，将A、B相之间线电压数据做为横坐标，将B、C相之间线电压数据做为纵坐标，绘制一个周期内的电压轨迹图；

诊断模块，对既有故障电压轨迹集合进行检索，找到既有故障电压轨迹集合中与电压轨迹图匹配和/或类似的的集合项，集合项所代表的故障即为诊断结果。

第三方面，本发明提供了一种三电平逆变器开路故障的诊断设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行所述程序时实现如上述任意一项所述的方法。

从上面所述可以看出，本发明提供的一种三电平逆变器开路故障的方法、装置和电子设备，实现了对三电平逆变器开路故障的非侵入式诊断，可以对包括单管故障，两管故障进行诊断，同时，还能区分二极管开路故障，且不受负载影响，在负载发生某些故障时仍可用，具有简单、便捷、快速、准确、受影响小等效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的三电平逆变器的主电路简图；

图2为本发明实施例的一相电路的功率管的三个控制状态图；

图3为本发明实施例的VT_x1管故障情况下的一相电路的功率管的三个控制状态图；

图4为本发明实施例的VT_x2管故障情况下的一相电路的功率管的三个控制状态图；

图5为本发明实施例的三电平逆变器的所有工作情况下的电压轨迹图；

图6为本发明实施例的三电平逆变器开路故障的诊断方法的流程图；

图7为本发明实施例的三电平逆变器开路故障的诊断装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本发明实施例提供了一种三电平逆变器开路故障的诊断方法、装置及电子设备，下面结合附图对本发明所提供的方法的技术方案做进一步的详尽的阐释。

作为本发明的一个实施例，参考图1、图6，提供了一种三电平逆变器开路故障的诊断方法，包括：

步骤1，通过电压互感器获得逆变器中的A、B相之间线电压数据和B、 C相之间线电压数据。

参考图1，为本发明实施例的三电平逆变器的主电路简图，在外电路上接入电压互感器，则可在不侵入逆变器的情况下通过测量获得A、B相之间线电压数据和B、C相之间线电压数据。

步骤2，将A、B相之间线电压数据做为横坐标，将B、C相之间线电压数据做为纵坐标，绘制一个周期内的电压轨迹图。

通过使用电压互感器进行测量，能够得到两组线电压数据，一个是A、 B相之间的线电压数据，另一个是B、C相之间线电压数据，这个两组数据均是一个随时间变化的不同时间点对应不同的电压瞬时值的集合，能够获得一个线电压波形图。

将A、B相之间的线电压数据中的代表电压瞬时值的坐标轴作为横轴，将B、C相之间线电压数据中的代表电压瞬时值的坐标轴作为纵轴，能够形成电压轨迹图，参考图5。

步骤3，对既有故障电压轨迹集合进行检索，若检索到与电压轨迹图所匹配的既有故障电压轨迹集合中的集合项，则将检索到的集合项对应的故障类型输出为诊断结果。

第一步，分析正常工况情况下的线电压，并画出电压轨迹图。

每相桥臂的控制信号如图2所示。

当CS_x＝1时，u_x1＝u_x2＝0，u_x3＝u_x4＝U_d/2。

当CS_x＝0时，u_x1＝u_x4＝U_d/2，u_x2＝u_x3＝0。

当CS_x＝-1时，u_x1＝u_x2＝U_d/2，u_x3＝u_x4＝0。

此时，u_x1～u_x4与输出线电流的方向无关。

由于

u_ab＝U_d-u_a1-u_a2-u_b3-u_b4 (1)

u_bc＝U_d-u_b1-u_b2-u_c3-u_c4 (2)

可以算得所有CS状态下线电压u_ab与u_bc的值如表1所示。

表1.正常工况下的线电压u_ab和u_bc的值

由此表可以画出正常工况下的电压轨迹图。

第二步，分析VT_x1故障情况下的线电压，并画出电压轨迹图。

由于逆变器拓扑结构的对称性，各功率管故障的分析可以简化为对x相上桥臂的两个功率管故障进行分析。

当VT_x1故障时，每相桥臂的控制信号如图3所示。

故障相的开关电压与该相电流方向以及其他相的控制状态有关。

当CS_x＝1时：

如果电流方向是流出负载方向，电流经过VD_x1与VD_x2，则u_x1＝u_x2＝0， u_x3＝u_x4＝U_d/2。此时线电压与正常无异。

如果电流方向是流进负载方向，或电流无法流通，x相开关电压以及相关线电压需要根据其他相的控制状态计算得到。以VT_a1故障为例，

如果CS_b＝1，CS_c＝0，则电流无法流通时，u_a1＝U_d/4，u_a2＝0，u_a3＝u_a4＝3U_d/8， u_ab＝-U_d/4；电流经VD₁与VT_x2流向负载，u_aN＝U_d/2，计算得到u_a1＝U_d/2，u_a2＝0， u_a3＝u_a4＝U_d/4，u_ab＝-U_d/2；

如果CS_b＝0，CS_c＝1，电流无法流通时，u_a1＝U_d/4，u_a2＝0，u_a3＝u_a4＝3U_d/8， u_ab＝U_d/4；电流流进负载方向时，同样地，u_aN＝U_d/2，则u_ab＝0；

如果CS_b＝1，CS_c＝-1，电流无法流通时，u_a1＝U_d/2，u_a2＝0，u_a3＝u_a4＝U_d/4， u_ab＝-U_d/2；则(电流经VD₁与VT_x2流向负载，)u_aN＝U_d/2，计算得到u_a1＝U_d/2， u_a2＝0，u_a3＝u_a4＝U_d/4，u_ab＝-U_d/2；

如果CS_b＝-1，CS_c＝1，电流无法流通时，u_a1＝U_d/2，u_a2＝0，u_a3＝u_a4＝U_d/4， u_ab＝U_d/2；同样地，电流流向负载时，u_aN＝U_d/2，则u_ab＝U_d/2；

如果CS_b＝CS_c＝0，电流无法流通时，u_a1＝U_d/2，u_a2＝0，u_a3＝u_a4＝U_d/4，u_ab＝0；电流流向负载时，u_aN＝U_d/2，计算得到u_ab＝0；

如果CS_b＝0，CS_c＝-1，电流流进负载，则u_aN＝U_d/2，计算得到u_ab＝0；

如果CS_b＝-1，CS_c＝0，同样地，u_aN＝U_d/2，则u_ab＝U_d/2；

如果CS_b＝CS_c＝-1，则u_aN＝U_d/2，计算得到u_ab＝U_d/2。

当CS_x＝0或-1时，VT_x1没有导通，VT_x1故障时线电压与正常无异。

因此，可以得到线电压u_ab在VT_a1正常状态与故障状态下的区别如表2所示。

表2.正常工况下和VT_a1开路故障情况下的不同线电压u_ab、u_bc

第三步，分析VT_x2故障情况下的线电压，并画出电压轨迹图。

当VT_x2故障时，每相桥臂的控制信号如图4所示。

当CS_x＝1时：

如果电流方向是流进负载方向，或电流无法流通，x相开关电压以及相关线电压需要根据其他相的控制状态计算得到。以VT_a2故障为例，

如果CS_b＝1，CS_c＝0，由于电流无法流通，则u_aN＝3U_d/4，计算得到u_a1＝0， u_a2＝U_d/4，u_a3＝u_a4＝3U_d/8，u_ab＝-U_d/4；电流流进负载方向时，u_a1＝0，u_a2＝U_d， u_a3＝u_a4＝0，u_ab＝-U_d。

如果CS_b＝0，CS_c＝1，电流无法流通时，u_aN＝3U_d/4，u_a1＝0，u_a2＝U_d/4， u_a3＝u_a4＝3U_d/8则u_ab＝U_d/4；电流流进负载方向时，经VD_a3与VD_a4，u_a1＝0，u_a2＝U_d， u_a3＝u_a4＝0，u_ab＝-U_d/2。

如果CS_b＝1，CS_c＝-1，电流无法流通时，计算得到u_a1＝0，u_a2＝U_d/2， u_a3＝u_a4＝U_d/4，u_ab＝-U_d/2；电流流进负载方向时，u_a1＝0，u_a2＝U_d，u_a3＝u_a4＝0，u_ab＝- U_d。

如果CS_b＝-1，CS_c＝1，电流无法流通时，u_a1＝0，u_a2＝U_d/2，u_a3＝u_a4＝U_d/4， u_ab＝U_d/2，电流流进负载方向时，u_a1＝0，u_a2＝U_d，u_a3＝u_a4＝0，u_ab＝0。

如果CS_b＝CS_c＝0，则电流无法流通时，u_a1＝0，u_a2＝U_d/2，u_a3＝u_a4＝U_d4，计算得到u_ab＝0；电流流进负载方向时，经VD_a3与VD_a4，u_a1＝0，u_a2＝U_d，u_a3＝u_a4＝0， u_ab＝-U_d/2。

如果CS_b＝0，CS_c＝-1，则电流无法流通时，u_a4＝U_d/4(VD2与VDa4分压)，计算得到u_a1＝0，u_a2＝3U_d/4，u_a3＝0，u_ab＝-U_d4；电流流进负载方向时，计算得到 u_a1＝u_a3＝u_a4＝0，u_a2＝U_d，则u_ab＝-U_d/2。

如果CS_b＝-1，CS_c＝0，电流无法流通时，u_a1＝0，u_a2＝3U_d/4，u_a3＝0(由于 ua4与uaN电压相等)，u_a4＝U_d/4，计算得u_ab＝U_d/4，电流流进负载方向时， u_a1＝u_a3＝u_a4＝0，u_a2＝U_d，u_ab＝0；(>0,＝0)。

如果CS_b＝CS_c＝-1，电流无法流通时，u_a1＝0，u_a2＝3U_d/4，u_a3＝0(ua4电压高于uaN，VDa3导通)，u_a4＝U_d/4，，则u_ab＝U_d/4，电流流进负载方向时，计算得到u_a1＝u_a3＝u_a4＝0，u_a2＝U_d，u_ab＝0。

因此，可以得到线电压u_ab在VT_a2正常状态与故障状态下的区别如表3所示。

表3.正常工况下和VT_a2开路故障情况下的不同线电压u_ab、u_bc(CS_a＝1).

当CS_x＝0时：

如果电流方向是流出负载方向，电流经过VT_x3与VD₂，则u_x1＝U_d/3， u_x2＝U_d/6，u_x3＝0，u_x4＝U_d/2。以VT_a2故障为例，当CS_b＝1时，u_ab＝-U_d/2；当 CS_b＝0时，u_ab＝0；当CS_b＝-1时，u_ab＝U_d/2。

如果电流方向是流进负载方向，VT_x2故障导致电流无法流通，x相开关电压需要根据其他相的控制状态计算得到。以VT_a2故障为例，

如果CS_b＝CS_c＝1，电流无法流通时，u_aN＝U_d，(不在故障时间段内)

如果CS_b＝1，CS_c＝0，(电流只流出负载)

如果CS_b＝1，CS_c＝-1，电流无法流通时，u_a1＝U_d/4，u_a2＝U_d/4，u_a3＝0， u_a4＝U_d/2，u_ab＝-U_d/2；电流流进负载方向时，u_a1＝u_a2＝U_d/2，u_a3＝0，u_a4＝0，u_ab＝-U_d；

如果CS_b＝0，CS_c＝1，(电流只流出负载)

如果CS_b＝0，CS_c＝0，u_a1＝U_d/4，u_a2＝U_d/4，u_a3＝0，u_a4＝U_d/2，u_ab＝0；

如果CS_b＝0，CS_c＝-1，电流无法流通时，u_a1＝3U_d/8，u_a2＝3U_d/8，u_a3＝0， u_a4＝U_d/4，u_ab＝-U_d/4；电流流进负载方向时，u_a1＝u_a2＝U_d/2，u_a3＝0，u_a4＝0，u_ab＝- U_d/2；

如果CS_b＝-1，CS_c＝1，电流无法流通时，u_a1＝U_d/4，u_a2＝U_d/4，u_a3＝0， u_a4＝U_d/2，u_ab＝U_d/2；电流流进负载方向时，u_a1＝u_a2＝U_d/2，u_a3＝0，u_a4＝0，u_ab＝0；

如果CS_b＝-1，CS_c＝0，电流无法流通时，u_a1＝3U_d/8，u_a2＝3U_d/8，u_a3＝0， u_a4＝U_d/4，u_ab＝U_d/4；电流流进负载方向时，u_a1＝u_a2＝U_d/2，u_a3＝0，u_a4＝0，u_ab＝0；

如果CS_b＝-1，CS_c＝-1，电流无法流通时，u_a1＝U_d/2，u_a2＝U_d/2，u_a3＝0，u_a4＝0， u_ab＝0；电流流进负载方向时，u_a1＝u_a2＝U_d/2，u_a3＝0，u_a4＝0，u_ab＝0。

因此，可以得到线电压u_ab在VT_a2正常状态与故障状态下的区别如表4所示。

表4.正常工况下和VT_a2开路故障情况下的不同线电压u_ab、u_bc(CS_a＝0)

第四步，将第一步、第二步、第三步得到的各电压轨迹图集合在一张图上，形成既有故障电压轨迹集合，进行故障诊断。

根据以上分析可以得到各功率管发生开路故障时的异常值。由于逆变器输出端LC滤波组件前后电压是等效的。因此，可以由以上故障分析得到故障后LC滤波器输出后的电压波形。

通过将A,B相线电压波形进行坐标重构，得到直角坐标系下的电压轨迹如图5所示。

对于第一方面，单管故障

表5所示为单个功率管发生开路故障时的电压轨迹。

表5单个功率管发生开路故障时的电压轨迹

在一些实施例中，对于第二方面，两管故障：

逆变器的各功率管在拓扑结构上是互相独立的，或者说是互不相关的，其相关系数为零。因此，每个功率管发生开路故障所产生的影响也是相互独立的。从数学理论上来说，两个功率管发生开路故障可以视为相应单个功率管发生开路故障的叠加。因此，两管故障时电压轨迹可以由下式计算得到：

FAULT_VT_i&VT_j＝FAULT_VT_i∩FAULT_VT_j

式中，FAULT_X为功率管X的电压轨迹，VT_i和VT_j分别为逆变器中两个不同的功率管，符号“∩”表示对FAULT_VTi围成的区域与FAULT_VTj围成的区域取交集，取交集后的区域边界轨迹即为FAULT_VTi&VTj。

在一些实施例中，线电压数据包括：随时间变化的各时间点对应的电压值。

在一些实施例中，A、B相之间线电压数据和B、C相之间线电压数据至多为一个周期内的数据。

在一些实施例中，三电平逆变器正常状态下的线电压数据的计算方式包括：

当CS_x＝1时，u_x1＝u_x2＝0，u_x3＝u_x4＝U_d/2；

当CS_x＝0时，u_x1＝u_x4＝U_d/2，u_x2＝u_x3＝0；

当CS_x＝-1时，u_x1＝u_x2＝U_d/2，u_x3＝u_x4＝0；

此时，u_x1～u_x4与输出线电流的方向无关；

通过

u_ab＝U_d-u_a1-u_a2-u_b3-u_b4

u_bc＝U_d-u_b1-u_b2-u_c3-u_c4

求取所有CS状态下线电压u_ab与u_bc的值；

其中，CS表示逆变器中的某一相电路中的功率管的导通状态；x表示LC滤波组件前的三相电中的各相，分别为a、b、c；LC滤波组件后的三相电的各相分别为A、B、C。

在一些实施例中，既有故障电压轨迹集合的获得方式包括：

另一方面，本发明实施例还提供了一种三电平逆变器开路故障的诊断装置，参考图7，为本发明实施例的诊断装置结构示意图。

该三电平逆变器开路故障的诊断装置包括：

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

又一方面，本发明提供了一种三电平逆变器开路故障的诊断设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述实施例中所述的三电平逆变器开路故障的诊断方法。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种三电平逆变器开路故障的诊断方法，其特征在于，包括：

通过电压互感器获得所述逆变器中的A、B相之间线电压数据和B、C相之间线电压数据；

将所述A、B相之间线电压数据做为横坐标，将所述B、C相之间线电压数据做为纵坐标，绘制一个周期内的电压轨迹图；

对既有故障电压轨迹集合进行检索，若检索到与所述电压轨迹图所匹配的所述既有故障电压轨迹集合中的集合项，则将检索到的所述集合项对应的故障类型输出为诊断结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线电压数据包括：随时间变化的各时间点对应的电压值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述A、B相之间线电压数据和所述B、C相之间线电压数据至多为一个周期内的数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三电平逆变器正常状态下的所述线电压数据的计算方式包括：

当CS_x＝1时，u_x1＝u_x2＝0，u_x3＝u_x4＝U_d/2；

当CS_x＝0时，u_x1＝u_x4＝U_d/2，u_x2＝u_x3＝0；

当CS_x＝-1时，u_x1＝u_x2＝U_d/2，u_x3＝u_x4＝0；

此时，u_x1～u_x4与输出线电流的方向无关；

通过

u_ab＝U_d-u_a1-u_a2-u_b3-u_b4

u_bc＝U_d-u_b1-u_b2-u_c3-u_c4

求取所有CS状态下线电压u_ab与u_bc的值；

依据LC滤波组件前后电压等效原则，获得所有CS状态下线电压u_AB与u_BC的值；

其中，CS表示所述逆变器中的某一相电路中的功率管的导通状态；x表示LC滤波组件前的三相电中的各相，分别为a、b、c；LC滤波组件后的三相电的各相分别为A、B、C。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述既有故障电压轨迹集合的获得方式包括：

计算所述逆变器各故障情况下的线电压数据u_ab与u_bc，获得u_AB与u_BC；基于u_AB与u_BC绘制出各故障情况下的电压轨迹图并组成集合，形成所述既有故障电压轨迹集合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两管故障时电压轨迹图的计算方式为：

FAULT_VT_i&VT_j＝FAULT_VT_i∩FAULT_VT_j，

7.一种三电平逆变器开路故障的诊断装置，其特征在于，包括：

采样模块，通过电压互感器获得所述逆变器中的A、B相之间线电压数据和B、C相之间线电压数据；

绘图模块，将所述A、B相之间线电压数据做为横坐标，将所述B、C相之间线电压数据做为纵坐标，绘制一个周期内的电压轨迹图；

诊断模块，对既有故障电压轨迹集合进行检索，找到所述既有故障电压轨迹集合中与所述电压轨迹图匹配和/或类似的的集合项，所述集合项所代表的故障即为诊断结果。

8.一种三电平逆变器开路故障的诊断设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任意一项所述的方法。