CN109375029B - 一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路故障诊断技术领域，公开了一种两电平变流器系统开关器件开路故障故障诊断方法与系统，以有效地监测两电平变流器系统运行状态，并能及时检测故障并进行故障位置辨识；本发明的方法包括：建立两电平变流器中间直流环节电压的数学计算模型；生成残差信号；构建故障特征因子，然后设定残差检测阈值；比较故障特征因子的绝对值与检测阈值的大小关系，若在设定时间内，故障特征因子的绝对值均大于检测阈值，则认为发生故障；切换单刀双掷开关，将开关器件的驱动控制信号接入输入信号选择机构，并重置开关器件的驱动控制信号，然后建立疑似故障位置数组；设定故障诊断阈值判断发生故障的具体开关器件的位置。

Description

一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法与系统

技术领域

本发明涉及电路故障诊断技术领域，尤其涉及一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法与系统。

背景技术

整流器、逆变器、变流器(双向整流逆变)等装置在工业生活中的应用日益广泛，无论是在UPS(Uninterruptible Power System，不间断电源)、新能源发电(光伏、风电)、电能质量治理(无功、谐波)，还是电动汽车等领域，对系统效率的期望越来越高。在市电等级应用领域中，通常采用的是两电平变流器拓扑结构。

随着电力电子元器件及其控制技术的发展，电力电子装置系统的效率变得越来越高。但随之而来也产生很多问题，如结构复杂、功率器件繁多等，这些都是导致系统可靠性降低的因素。变速交流驱动器中大约有38％的故障是由于功率半导体器件的故障引起的。例如，功率器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的故障主要有短路和开路两种，其中，短路故障已有成熟的硬件解决方案，即通过检测IGBT的管压降，可以准确定位故障管；IGBT开路故障也时有发生，一方面是由于过电流烧毁，导致开路；另一方面是由于接线不良、驱动断线等原因导致的驱动信号开路。相对于短路故障而言，开路故障发生后往往电动机还能继续运行，所以不易被发现，但其同样危害较大，因为此时其余IGBT将流过更大的电流，容易发生过电流故障，且电动机电流中存在直流电流分量，会引起转矩减小、发热、绝缘损坏等问题，如不及时处理开路故障，会引发更大的事故。

因此，如何有效地监测两电平变流器系统运行状态，并能及时检测故障并进行故障位置辨识成为急需解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法与系统，以有效地监测两电平变流器系统运行状态，并能及时检测故障并进行故障位置辨识。

为实现上述目的，本发明提供了两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法，包括以下步骤：

S1：建立两电平变流器中间直流环节电压的数学计算模型；

S2：采用相关器件采集所述两电平变流器中间直流环节电压的实际值，然后根据所述数学计算模型计算得到所述两电平变流器中间直流环节电压的估计值，根据所述估计值与所述实际值生成残差信号；

S3：根据所述残差信号构建故障特征因子，然后设定残差检测阈值；

S4：比较所述故障特征因子的绝对值与所述检测阈值的大小关系，若在设定时间内，所述故障特征因子的绝对值均大于所述检测阈值，则认为发生故障，进入S5，反之，则返回S2，重新检测故障；

S5：切换单刀双掷开关，将开关器件的驱动控制信号接入输入信号选择机构，并重置所述开关器件的驱动控制信号，然后建立疑似故障位置数组；

S6：设定整流器故障诊断阈值和\或逆变器故障诊断阈值，根据所述疑似故障位置数组与所述整流器故障诊断阈值和\或逆变器故障诊断阈值判断发生故障的具体开关器件的位置。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种两电平变流器系统故障诊断方法与系统，计算基于两电平变流器系统模型的中间直流环节电压估计值与两电平变流器系统中间直流环节电压实际值的残差值，构建故障特征因子，通过比较故障特征因子和检测阈值，能够在线检测两电平变流器功率器件的故障；构建了信号选择机构，在不强制给定变流器系统的驱动控制信号的前提下，对依次输入变流器系统模型的驱动控制信号进行重置处理，模拟变流器系统模型的功率器件开关管故障，然后通过比较故障特征因子和诊断阈值，进行开关器件故障位置辨识能在不改变系统控制器输出调制信号的情况下，及时诊断两电平变流器开关器件开路故障，提高系统运行可靠性。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的故障诊断方法流程图；

图2是本发明优选实施例的两电平变流器系统的主电路拓扑结构图；

图3是本发明的故障诊断方法结构示意图；

图4是本发明优选实施例的检测环节的故障特征因子绝对值变化图；

图5是本发明优选实施例的疑似故障位置数组变化图；

图6是本发明优选实施例的诊断环节的故障特征因子绝对值变化图；

图7是本发明优选实施例的故障位置辨识标志变化图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

参见图1，本实施例提供一种两电平变流器系统故障诊断方法，包括以下步骤：

S1：建立两电平变流器中间直流环节电压的数学计算模型；

S2：采用相关器件采集两电平变流器中间直流环节电压的实际值，然后根据数学计算模型计算得到两电平变流器中间直流环节电压的估计值，根据估计值与实际值生成残差信号；

S3：根据残差信号构建故障特征因子，然后设定残差检测阈值；

S4：比较故障特征因子的绝对值与检测阈值的大小关系，若在设定时间内，故障特征因子的绝对值均大于检测阈值，则认为发生故障，进入S5，反之，则返回S2，重新检测故障；

S5：切换单刀双掷开关，将开关器件的驱动控制信号接入输入信号选择机构，并重置开关器件的驱动控制信号，然后建立疑似故障位置数组；

S6：设定整流器故障诊断阈值和\或逆变器故障诊断阈值，根据疑似故障位置数组与整流器故障诊断阈值和\或逆变器故障诊断阈值判断发生故障的具体开关器件的位置。

优选地，本实施例以两电平变流器中逆变器U相下侧开关器件发生开路故障为例进行说明。在1s之前，两电平变流器系统正常运行，在1s以后，逆变器U相下侧开关器件发生开路故障，其中两电平变流器系统正常运行时，其主电路拓扑结构如图2所示。主要仿真参数如表1所示。

表1两电平变流器系统正常运行时的主电路拓扑结构图

本发明故障诊断方法流程图如图3所示，其中，单刀双掷开关进行两种状态间切换，第一种情况为正常运行时，单刀双掷开关连接的输入为两电平变流器系统模型的输入信号；第二种情况为进行故障诊断时，单刀双掷开关先接入输入信号选择机构，再进行输入信号(即驱动控制信号)的重置。具体步骤为：

首先，建立两电平变流器各个桥臂的数学关系，其表达式为：

i_{p_x}＝i_x·S_{p_x} (1)

式中，下标x＝a,b,u,v,w，分别表示整流器A相、整流器B相以及逆变器U相、逆变器V相、逆变器W相五个桥臂；i_{p_x}表示相应桥臂直流侧电流，当i_{p_x}为i_{p_a}、i_{p_b}时，分别表示整流器A相、整流器B相桥臂直流侧上侧流入中间直流环节的电流，当i_{p_x}为i_{p_u}、i_{p_v}、i_{p_w}时，分别表示逆变器U相、逆变器V相和逆变器W相桥臂直流侧上侧流向中间直流环节的电流；i_x表示桥臂交流侧电流，当i_x为i_a、i_b时，分别表示整流器交流侧流入桥臂A相、B相的电流，当i_x为i_u、i_v、i_w时，分别表示逆变器交流侧流入桥臂U相、V相和W相的电流；其中S_{p_x}为桥臂直流侧电流的开关函数，其计算公式为：

式中，δ_x表示桥臂交流侧电流极性的标志位，且有

s_x1表示桥臂上侧开关器件的驱动控制信号，s_x2表示桥臂下侧开关器件的驱动控制信号，当δ_x取值为“0”时表示关断信号，为“1”时表示导通信号；需要说明的是，-、∧和∨分别表示取反、与和或运算，这种表示在本领域中为常见表述，在此，不多做赘述。

优选地，上述S1还能进行步骤细化，具体为：

S11：建立整流器直流侧与交流侧电流和整流器开关器件状态之间的数学关系，计算公式为：

式中，i_{p_rec}表示整流器流入直流侧的总电流，i_{p_a}表示整流器A相桥臂直流侧上侧流入中间直流环节的电流，i_{p_b}表示整流器B相桥臂直流侧上侧流入中间直流环节的电流，δ_a表示整流器A相桥臂交流侧电流极性的标志位，s_a2表示整流器A相桥臂下侧开关器件的驱动控制信号，s_a1表示整流器A相桥臂上侧开关器件的驱动控制信号，s_b2表示整流器B相桥臂下侧开关器件的驱动控制信号，s_b1表示整流器B相桥臂上侧开关器件的驱动控制信号；i_N表示网侧电流，其中，所述网侧电流与整流器交流侧流入桥臂电流的关系计算公式为：

-i_b＝i_a＝i_N； (4)

式中，i_a表示整流器A相桥臂直流侧电流，i_b表示整流器B相桥臂直流侧电流；

S12：建立逆变器直流侧与交流侧电流和逆变器开关器件状态之间的数学关系，计算公式为：

式中，i_{p_inv}表示逆变器流入直流侧的总电流，i_{p_u}、i_{p_v}、i_{p_w}分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂直流侧上侧流入中间直流环节的电流，i_u、i_v、i_w分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂直流侧电流，δ_u、δ_v、δ_w分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂交流侧电流极性的标志位，s_u2、s_v2、s_w2分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂下侧开关器件的驱动控制信号，s_u1、s_v1、s_w1分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂上侧开关器件的驱动控制信号；

S13：在两电平变流器系统正常工作情况下，建立中间直流环节电压的常微分方程，计算公式为：

式中，u_d表示直流侧电压，i_d表示直流侧输出端电流，i_lc表示二次滤波支路电流，C_d表示支撑电容值；应当指出的是，i_lc的计算公式为：

式中，u_cd2表示二次滤波电容电压，u_hl表示二次滤波电感电压，L_cd2表示二次滤波电感值，C_cd2为二次滤波电容值。

S14：建立两电平变流器中间直流环节电压与整流器、逆变器交流侧电流以及开关器件开关状态之间的关系的数学计算模型，计算公式为：

式中f(u_d)是与u_d有关的变量，且

优选地，上述S2还能进行步骤细化，具体为：

S21：设定在一个两电平变流器的开关周期时间内，整流器和逆变器交流侧感性负载电流变化足够小，且可以忽略，得到在第n个控制周期内离散化公式5的解为：

式中，T_c表示系统中数字控制器的控制周期；本实施例中，一个两电平变流器中整流器开关周期为0.8ms，逆变器开关周期为0.2ms。则，本实施例中，T_c＝1e-5s。

S22：采用两电平变流器系统中传感器采集的整流器网侧电流i_{N_m}、逆变器交流侧电流i_{u_m}、i_{v_m}、i_{w_m}、中间直流环节电压测量值u_{d_m}、以及系统中控制器输出的开关器件控制信号，计算出在第n个控制周期内两电平变流器系统模型中间直流环节电压估计值

计算公式为：

S23：将第n个控制周期内的两电平变流器系统中间直流环节电压传感器测量值作为实际值u_{d_m}(n)，与两电平变流器系统模型计算得到的中间直流环节电压估计值

作差，得到电压残差信号，计算公式为：

优选地，所述S3还能进行步骤细化，具体为：

S31：构建故障特征因子，计算公式为：

式中，D(n)表示第n个控制周期内中间直流环节电压的故障特征因子，

和

分别表示第n个和第(n-1)个控制周期内的电压残差

的计算值。需要说明的是，构造的故障特征因子能同时检测两电平整流器与两电平逆变器的所有开关管故障。

S32：设定残差的检测阈值，计算公式为：

h＝|ε| (13)

式中，h表示残差的检测阈值，ε表示故障检测的误差干扰值。在本实施例中，h＝ε＝20。需要说明的是，本发明所设定的阈值，都为经过严谨的计算和实验得出，在此不多做推理和赘述，且本发明不对具体取值做限定，只要在相应情况下，能起到确定待测数据的正确性的作用即可。

优选地，所述S4还能进行步骤细化，具体为：

S41：计算第k₁个控制周期内故障特征因子的绝对值|D(k₁)|，若从第k₁个控制周期开始，且持续到第(k₁+m₀)个控制周期，所得计算值|D(k₁)|，...，|D(k₁+m₀)|均大于h，则判断系统发生了故障，否则系统没有发生故障，重复步骤S41，直至检测到故障。本实施例中，m₀＝3。

参见图4可知，在1s之后，故障特征因子的绝对值|D|的数值有了显著波动，且满足持续3个控制周期大于检测阈值h的条件，则判断发生了故障。

进一步地，所述S5还能进行步骤细化，具体为：

S51：切换单刀双掷开关，开关器件的驱动控制信号接入输入信号选择机构，并重置所述开关器件的驱动控制信号；其中，此处的重置处理等同于在变流器系统模型中模拟开路故障(如将整流器A相上侧开关管的控制信号置低电平，则等效于A相上侧开关管开路故障)。

S52：建立疑似故障位置数组，计算公式为：

P[]＝{p_a,p_b,p_u,p_v,p_w} (14)

式中，数组中的元素p_x为可赋值变量，x可取值为a,b,u,v,w，分别表示整流器A相、整流器B相开关器件的疑似故障标志位、以及逆变器U相、逆变器V相、逆变器W相开关器件的疑似故障标志位；

其中，若p_x＝1，则表示x相上侧开关器件为疑似故障位置；若p_x＝0，则表示x相下侧开关器件为疑似故障位置，且在初始状态时，将数组中元素均赋值为“0”。具体地，记录检测到故障的第(k₁+m₀)个控制周期整流器A、B相上侧开关器件驱动控制信号，以及逆变器U相、逆变器V相、逆变器W相上侧开关器件驱动控制信号。依次辨别每相驱动控制信号，若为低电平，则将疑似故障位置数组里对应元素p_x赋值为“1”。本实施例中，记录的故障第(k₁+m₀)个控制周期的疑似故障位置数组如图5所示。

值得说明的是，若某一个开关管发生故障，只有当此时故障开关管的控制信号为高电平时，残差值才会发生被检测的变化，如果控制信号为低电平，此开关管为关断状态，大电流不会通过。因此，通过获取检测到故障时刻的所有驱动控制信号电平状态，可以判断为控制信号为高电平的开关管是可能发生故障的位置。即，根据元素p_x的取值确定是上侧开关器件还是下侧开关器件为疑似故障位置，能准确且快速地找到故障位置，提高分析效率。

然后判别疑似故障位置数组中元素p_x，若p_x＝1，将输入两电平变流器系统模型中对应相上侧开关器件的驱动控制信号替换为低电平信号；若p_x＝0，则将输入两电平变流器系统模型中对应相下侧开关器件的驱动控制信号替换为低电平信号，替换的低电平信号的持续时间为第k_x至第(k_x+m₁)个控制周期，其中k_x＝k₁+m₀+1+y·m₁，当依次p_a,p_b,p_u,p_v,p_w顺序进行判断时，y＝0,1,2,3,4。本实施例中，m₁＝5。

更进一步地，所述S6还能进行步骤细化，具体为：

S61：设定h_rec为整流器故障诊断阈值，计算公式为：

h_rec＝|ε_rec| (15)

式中，ε_rec表示整流器故障诊断的误差干扰值；h_rec＝|ε_rec|＝200。

设定h_inv为逆变器故障诊断阈值，计算公式为：

h_inv＝|ε_inv| (16)

式中，ε_inv表示逆变器故障诊断的误差干扰值；h_inv＝|ε_inv|＝20。

S62：计算第k_x至(k_x+m₁)个控制周期内故障特征因子的绝对值|D(k_x)|,...,|D(k_x+m₁)|，若其中有多于m₂个控制周期中故障特征因子绝对值均小于诊断阈值h_x，则诊断出发生故障的具体开关器件，其中m₁＞m₂且当诊断整流器A相、整流器B相开关器件时，诊断阈值为h_x＝h_rec；当诊断逆变器U相、逆变器V相、逆变器W相开关器件时，故障诊断阈值为h_x＝h_inv。

本实施例中，故障桥臂在逆变器U相桥臂，按照上述判断方法，首先判断p_a，然后判断p_b，最后判断p_u。需要说明的是，本实施例中，m₂＝2。在第k_a至(k_a+m₁)个控制周期、第k_b至(k_b+m₁)个控制周期与第k_u至(k_u+m₁)个控制周期的故障特征因子绝对值如图6所示，故障位置辨识标志如图7所示。其中，本实施例中，为每个可能发生故障的器件都设有相应的辨识标志，具体地，故障位置辨识标志为Flag＝1～10共10个数字，分别代表整流器A相上侧(p_a＝1)、整流器A相下侧(p_a＝0)、整流器B相上侧(p_b＝1)、整流器B相下侧(p_b＝0)、逆变器U相上侧(p_u＝1)、逆变器U相下侧(p_u＝0)、逆变器V相上侧(p_v＝1)、逆变器V相下侧(p_v＝0)、逆变器W相上侧(p_w＝1)、逆变器W相下侧(p_w＝0)开关器件故障。

实施例2

与上述方法实施例相对应地，本实施例提供一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

如上所述，本发明提供一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法与系统，计算基于两电平变流器系统模型的中间直流环节电压估计值与两电平变流器系统中间直流环节电压实际值的残差值，构建故障特征因子，通过比较故障特征因子和检测阈值，能够在线检测两电平变流器功率器件的故障；构建了信号选择机构，在不强制给定变流器系统的驱动控制信号的前提下，对依次输入变流器系统模型的驱动控制信号进行重置处理，模拟变流器系统模型的功率器件开关管故障，然后通过比较故障特征因子和诊断阈值，进行开关器件故障位置辨识能在不改变系统控制器输出调制信号的情况下，及时诊断两电平变流器开关器件开路故障，提高系统运行可靠性。

Claims (7)

1.一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立两电平变流器中间直流环节电压的数学计算模型；

S2：采用相关器件采集所述两电平变流器中间直流环节电压的实际值，然后根据所述数学计算模型计算得到所述两电平变流器中间直流环节电压的估计值，根据所述估计值与所述实际值生成残差信号；

S3：根据所述残差信号构建故障特征因子，然后设定残差检测阈值；

S4：比较所述故障特征因子的绝对值与所述检测阈值的大小关系，若在设定时间内，所述故障特征因子的绝对值均大于所述检测阈值，则认为发生故障，进入S5，反之，则返回S2，重新检测故障；

S5：切换单刀双掷开关，将开关器件的驱动控制信号接入输入信号选择机构，并重置所述开关器件的驱动控制信号，然后建立疑似故障位置数组；

S6：设定整流器故障诊断阈值和\或逆变器故障诊断阈值，根据所述疑似故障位置数组与所述整流器故障诊断阈值和\或逆变器故障诊断阈值判断发生故障的具体开关器件的位置；

所述S1具体包括：

S11：建立整流器直流侧与交流侧电流和整流器开关器件状态之间的数学关系，计算公式为：

式中，i_{p_rec}表示整流器流入直流侧的总电流，i_{p_a}表示整流器A相桥臂直流侧上侧流入中间直流环节的电流，i_{p_b}表示整流器B相桥臂直流侧上侧流入中间直流环节的电流，δ_a表示整流器A相桥臂交流侧电流极性的标志位，s_a2表示整流器A相桥臂下侧开关器件的驱动控制信号，s_a1表示整流器A相桥臂上侧开关器件的驱动控制信号，δ_b表示整流器B相桥臂交流侧电流极性的标志位，s_b2表示整流器B相桥臂下侧开关器件的驱动控制信号，s_b1表示整流器B相桥臂上侧开关器件的驱动控制信号；i_N表示网侧电流，其中，所述网侧电流与整流器交流侧流入桥臂电流的关系计算公式为：

-i_b＝i_a＝i_N； (2)

式中，i_a表示整流器A相桥臂直流侧电流，i_b表示整流器B相桥臂直流侧电流；

S12：建立逆变器直流侧与交流侧电流和逆变器开关器件状态之间的数学关系，计算公式为：

式中，i_{p_inv}表示逆变器流入直流侧的总电流，i_{p_u}、i_{p_v}、i_{p_w}分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂直流侧上侧流入中间直流环节的电流，i_u、i_v、i_w分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂直流侧电流，δ_u、δ_v、δ_w分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂交流侧电流极性的标志位，s_u2、s_v2、s_w2分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂下侧开关器件的驱动控制信号，s_u1、s_v1、s_w1分别表示逆变器U相、V相、W相桥臂上侧开关器件的驱动控制信号；

S13：在两电平变流器系统正常工作情况下，建立中间直流环节电压的常微分方程，计算公式为：

式中，u_d表示直流侧电压，i_d表示直流侧输出端电流，i_lc表示二次滤波支路电流，C_d表示支撑电容值；

S14：建立两电平变流器中间直流环节电压与整流器、逆变器交流侧电流以及开关器件开关状态之间的关系的数学计算模型，计算公式为：

式中f(u_d)是与u_d有关的变量，S_{p_x}表示桥臂直流侧电流的开关函数，其中x可取值为a,b,u,v,w，且：

式中，u_cd2表示二次滤波电容电压，C_cd2为二次滤波电容值。

2.根据权利要求1所述的两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法，其特征在于，所述S2具体包括：

S21：设定在一个两电平变流器的开关周期时间内，整流器和逆变器交流侧感性负载电流变化足够小，且可以忽略，则在第n个周期内将公式(5)离散化为：

式中，T_c表示系统中数字控制器的控制周期；

S22：采用两电平变流器系统中传感器采集的整流器网侧电流i_{N_m}、逆变器交流侧电流i_{u_m}、i_{v_m}、i_{w_m}、中间直流环节电压测量值u_{d_m}、以及系统中控制器输出的开关器件控制信号，计算出在第n个控制周期内两电平变流器系统模型中间直流环节电压估计值

计算公式为：

S23：将第n个控制周期内的两电平变流器系统中间直流环节电压传感器测量值作为实际值u_{d_m}(n)，与由公式(7)计算的两电平变流器系统模型计算得到的中间直流环节电压估计值

作差，得到电压残差信号，计算公式为：

3.根据权利要求2所述的两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31：构建故障特征因子，计算公式为：

式中，D(n)表示第n个控制周期内中间直流环节电压的故障特征因子，

和

分别表示第n个和第(n-1)个控制周期内的电压残差

的计算值；

S32：设定残差的检测阈值，计算公式为：

h＝|ε| (10)

式中，h表示残差的检测阈值，ε表示故障检测的误差干扰值。

4.根据权利要求3所述的两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

S41：计算第k₁个控制周期内故障特征因子的绝对值|D(k₁)|，若从第k₁个控制周期开始，且持续到第(k₁+m₀)个控制周期，所得计算值|D(k₁)|，...，|D(k₁+m₀)|均大于h，则判断系统发生了故障，否则系统没有发生故障，重复步骤S41，直至检测到故障。

5.根据权利要求4所述的两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法，其特征在于，所述S5具体为：

S51：切换单刀双掷开关，开关器件的驱动控制信号接入输入信号选择机构，并重置所述开关器件的驱动控制信号；

S52：建立疑似故障位置数组，计算公式为：

P[]＝{p_a,p_b,p_u,p_v,p_w} (11)

式中，数组中的元素p_x为可赋值变量，x可取值为a,b,u,v,w，分别表示整流器A相、整流器B相开关器件的疑似故障标志位、以及逆变器U相、逆变器V相、逆变器W相开关器件的疑似故障标志位；

其中，若p_x＝1，则表示x相上侧开关器件为疑似故障位置；若p_x＝0，则表示x相下侧开关器件为疑似故障位置，且在初始状态时，将数组中元素均赋值为“0”。

6.根据权利要求5所述的两电平变流器系统开关器件开路故障诊断方法，其特征在于，所述S6具体为：

S61：设定h_rec为整流器故障诊断阈值，计算公式为：

h_rec＝|ε_rec| (12)

式中，ε_rec表示整流器故障诊断的误差干扰值；

设定h_inv为逆变器故障诊断阈值，计算公式为：

h_inv＝|ε_inv| (13)

式中，ε_inv表示逆变器故障诊断的误差干扰值；

S62：计算第k_x至(k_x+m₁)个控制周期内故障特征因子的绝对值|D(k_x)|,...,|D(k_x+m₁)|，若其中有多于m₂个控制周期中故障特征因子绝对值均小于诊断阈值h_x，则诊断出发生故障的具体开关器件，其中m₁＞m₂。

7.一种两电平变流器系统开关器件开路故障诊断系统，包括存储器、处理器以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计算机程序时实现上述权利要求1至6任一所述方法的步骤。

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