CN110632437B - 共中线开绕组电驱动系统开关管开路故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种共中线开绕组电驱动系统开关管开路故障诊断方法，包括实时采样三相定子绕组电流计算并监测三相电流标么平均值；开关管故障发生后，根据三相电流标么平均值与给定阈值的关系，诊断出故障相可能发生故障的两个开关管；钳位故障相四个开关管的驱动信号即关闭两上开关管驱动信号，固定两下开关管驱动信号的占空比，然后重新采样故障相定子绕组电流，重新计算并监测该故障相的电流标么平均值，与给定阈值比较之后诊断出具体发生故障的开关管。本发明与其他诊断方案相比，能够在不加装额外硬件设施，且检测周期较短的前提下实现共中线开绕组电驱动系统的开关管故障诊断。

Description

共中线开绕组电驱动系统开关管开路故障诊断方法

技术领域

本发明涉及开绕组电机驱动领域，具体地说是一种共中线开绕组电驱系统故障诊断方法。

背景技术

电驱动系统作为新能源汽车动力核心，在发生故障后，准确及时地进行故障诊断，实现有效的容错控制对其可靠性至关重要，开绕组电驱动系统的提出为多电平拓扑提供了新的思路。

目前针对于传统单逆变器驱动拓扑的学术论文中，开路故障诊断方法主要有专家系统法、电流检测法、电压检测法和智能算法4种。智能算法和专家系统法需要较大的数据处理和复杂的运算，难以工程实施。

题为“基于电流矢量特征分析的逆变器开路故障快速诊断与定位方法”(陈勇,刘志龙,陈章勇.电工技术学报,2018,33(04)：883-891)的文章。该文利用电流矢量瞬时频率特征和电流矢量瞬时角度特征在逆变器故障前后发生的变化进行故障诊断，但就开绕组电驱动拓扑而言，拓扑的冗余性将影响到故障电流特征，致使一些鉴别方法失效。

题为“Power enhancement of dual inverter for open-end permanent magnetsynchronous motor”(Lee Y,Ha J I.Applied Power Electronics Conference&Exposition.IEEE,2013.)(开绕组永磁同步电机双逆变器的功率增强，Ha J I,《IEEE应用电力电子会议暨博览会》，2013.)的会议。该会议提及了共中线开绕组电驱动拓扑结构的优势，但并未对其故障检测算法进行研究。

综上所述，基于共中线开绕组电驱动系统的开关管故障诊断研究的报道还较为少见，且多需要安装额外的传感器或诊断周期较长。

具体的说，存在以下问题：

1、针对共中线开绕组电驱动系统，见诸于文献报道的方案通常只能对故障开关所在的开关对进行定位，而无法对故障开关对中的两个开关加以区分。

2、现有的唯一一篇能对开绕组系统依据相电流信息实现故障开关定位的方法是基于共母线开绕组拓扑，而且检测周期较长，至少需要1个基波周期。

3、现有的电压检测方法检测周期短，但需要安装额外的传感器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何能够在不加装额外硬件设施，且检测周期较短的前提下实现共中线开绕组电驱动系统的开关管故障诊断。

本发明的目的是这样实现的，本发明提供了一种共中线开绕组电驱动系统开关管开路故障诊断方法，本故障诊断方法涉及的共中线开绕组电驱动系统拓扑结构包括第一直流源U_dc1、第二直流源U_dc2、第一三相两电平逆变器VSI1、第二三相两电平逆变器VSI2、三相定子绕组OEWIM、中线I、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4；

所述电容C1和电容C2串联后连接在第一直流源U_dc1的直流正母线P与直流负母线N之间，电容C1、电容C2的公共节点记为点O；所述电容C3和电容C4串联后连接在第二直流源U_dc2的直流正母线P′与直流负母线N′之间，电容C3、电容C4的公共节点记为点O′，所述中线I连接点O与点O′；

所述第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中，每相桥臂包括2个带反并联二极管的开关管，即第一三相两电平逆变器VSI1共包括6个带反并联二极管的开关管，6个开关管分别记为S_n1j，其中n表示相序，n＝a,b,c，j表示开关管的序号，j＝1,2；第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂相互并联在直流正母线P与直流负母线N之间，即开关管S_a11、S_b11、S_c11的集电极并联后连接直流正母线P，开关管S_a12、S_b12、S_c12的发射极并联后连接直流负母线N；在第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中，开关管S_a11和开关管S_a12串联，开关管S_b11和开关管S_b12串联，开关管S_c11和开关管S_c12串联，其连接点分别记为第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中点a₁、b₁、c₁；

所述第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中，每相桥臂包括2个带反并联二极管的开关管，即第二三相两电平逆变器VSI2共包括6个带反并联二极管的开关管，6个开关管分别记为S_n2j；第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂相互并联在直流正母线P′与直流负母线N′之间，即开关管S_a21、S_b21、S_c21的集电极并联后连接直流正母线P′，开关管S_a22、S_b22、S_c22的发射极并联后连接直流负母线N′；在第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中，开关管S_a21和开关管S_a22串联,开关管Sb21和开关管S_b22串联，开关管S_c21和开关管S_c22串联，其连接点分别记为第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中点a₂、b₂、c₂；

所述三相定子绕组OEWIM中包括三相绕组，A相绕组、B相绕组和C相绕组的左端口分别接第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中点a₁、b₁、c₁，A相绕组、B相绕组和C相绕组的右端口分别接第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中点a₂、b₂、c₂；

本故障诊断方法包括如下步骤：

步骤1，先实时采样三相定子绕组OEWIM的三相定子绕组电流i_n，然后通过三相定子绕组电流i_n计算并监测三相电流标么平均值d_n，

其中n表示相序，n＝a,b,c，即三相定子绕组电流i_n包括A相定子绕组电流i_a、B相定子绕组电流i_b和C相定子绕组电流i_c，三相电流标么平均值d_n分别包括A相电流标么平均值d_a、B相电流标么平均值d_b和C相电流标么平均值d_c，<i_n>表示求取单个基波周期T_i内三相定子绕组电流i_n的平均值，<|i_n|>表示求取单个基波周期T_i内三相定子绕组电流i_n的整流平均值；

步骤2，将A相电流标么平均值d_a、B相电流标么平均值d_b、C相电流标么平均值d_c分别与给定的阈值k_d作比较，得到以下两类情况：

第一类：-k_d≤d_a≤k_d且-k_d≤d_b≤k_d且-k_d≤d_c≤k_d，认定无开关管发生开路故障，返回步骤1；

第二类：出现以下六种状态之一时，认定有开关管发生故障，并初步认定发生开路故障的开关管范围；

状态1，d_a≥k_d，开关管S_a12或者开关管S_a21发生开路故障；

状态2，d_b≥k_d，开关管S_b12或者开关管S_b21发生开路故障；

状态3，d_c≥k_d，开关管S_c12或者开关管S_c21发生开路故障；

状态4，d_a≤-k_d，开关管S_a11或者开关管S_a22发生开路故障；

状态5，d_b≤-k_d，开关管S_b11或者开关管S_b22发生开路故障；

状态6，d_c≤-k_d，开关管S_c11或者开关管S_c22发生开路故障；

步骤3，对步骤2给出的状态1-状态6进行以下控制：

对状态1和状态4，钳位A相开关管信号，即关闭开关管S_a11、S_a21驱动信号，固定开关管S_a12、S_a22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的A相定子绕组电流并记为控制后的A相定子绕组电流i_a2，通过控制后的A相定子绕组电流i_a2重新计算A相电流标么平均值并记为更新后的A相电流标么平均值d_a2，

i_a2>表示求取单个基波周期T_i内控制后的A相定子绕组电流i_a2的平均值，<|i_a2|>表示求取单个基波周期T_i内控制后的A相定子绕组电流i_a2的整流平均值；

对状态2和状态5，钳位B相开关管信号，即关闭开关管S_b11、S_b21驱动信号，固定开关管S_b12、S_b22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的B相定子绕组电流并记为控制后的B相定子绕组电流i_b2，通过控制后的B相定子绕组电流i_b2重新计算B相电流标么平均值并记为更新后的B相电流标么平均值d_b2，

i_b2>表示求取单个基波周期T_i内控制后的B相定子绕组电流i_b2的平均值，<|i_b2|>表示求取单个基波周期T_i内控制后的B相定子绕组电流i_b2的整流平均值；

对状态3和状态6，钳位C相开关管信号，即关闭开关管S_c11、S_c21驱动信号，固定开关管S_c12、S_c22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的C相定子绕组电流并记为控制后的C相定子绕组电流i_c2，通过控制后的C相定子绕组电流i_c2重新计算C相电流标么平均值并记为更新后的C相电流标么平均值d_c2，

i_c2>表示求取单个基波周期T_i内控制后的C相定子绕组电流i_c2的平均值，<|i_c2|>表示求取单个基波周期T_i内控制后的C相定子绕组电流i_c2的整流平均值；

步骤4，将步骤3得到的更新后的A相电流标么平均值d_a2、更新后的B相电流标么平均值d_b2和更新后的C相电流标么平均值d_c2分别与给定的阈值k_d作比较，对步骤2给出的状态1-状态6进行再次判断，并完成对发生开路故障开关管的认定，具体如下：

状态1，d_a≥k_d且d_a2≥k_d，则开关管开关管S_a12发生开路故障；d_a≥k_d且-k_d≤d_a2≤k_d，则开关管S_a21发生开路故障；

状态2，d_b≥k_d且d_b2≥k_d，则开关管开关管S_b12发生开路故障；d_b≥k_d且-k_d≤d_b2≤k_d，则开关管S_b21发生开路故障；

状态3，d_c≥k_d且d_c2≥k_d，则开关管开关管S_c12发生开路故障；d_c≥k_d且-k_d≤d_c2≤k_d，则开关管S_c21发生开路故障；

状态4，d_a≤-k_d且d_a2≤-k_d，则开关管S_a22发生开路故障；d_a≤-k_d且-k_d≤d_a2≤k_d，则开关管S_a11发生开路故障；

状态5，d_b≤-k_d且d_b2≤-k_d，则开关管S_b22发生开路故障；d_b≤-k_d且-k_d≤d_b2≤k_d，则开关管S_b11发生开路故障；

状态6，d_c≤-k_d且d_c2≤-k_d，则开关管S_c22发生开路故障；d_c≤-k_d且-k_d≤d_c2≤k_d，则开关管S_c11发生开路故障；

步骤5，故障诊断结束。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1、本发明能够实现共中线开绕组系统的故障开关定位，并且检测周期更短，时效性好，能更早发现系统故障；

2、相对于现有的需要安装额外的传感器以实现故障开关定位且检测周期短的方法，本发明仅依据相电流信息便能够实现故障开关定位，无需安装额外的传感器，节省了成本，也简化了控制算法。

附图说明

图1是本发明中共中线开绕组电驱动拓扑结构；

图2为本发明实施例中开关管S_a12故障发生及钳位信号前后的三相电流i_a、i_b、i_c及i_a2、i_b2、i_c2的波形；

图3为本发明实施例中开关管S_a12故障发生及钳位信号前后的三相电流标么平均值d_a、d_b、d_c及d_a2、d_b2、d_c2的波形；

图4为本发明实施例中开关管S_a21故障发生及钳位信号前后的三相电流i_a、i_b、i_c及i_a2、i_b2、i_c2的波形；

图5为本发明实施例中开关管S_a21故障发生及钳位信号前后的三相电流标么平均值d_a、d_b、d_c及d_a2、d_b2、d_c2的波形。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

图1是本发明涉及的共中线开绕组电驱动拓扑结构，由图1可见，该共中线开绕组电驱动系统拓扑结构包括第一直流源U_dc1、第二直流源U_dc2、第一三相两电平逆变器VSI1、第二三相两电平逆变器VSI2、三相定子绕组OEWIM、中线I、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4。

所述电容C1和电容C2串联后连接在第一直流源U_dc1的直流正母线P与直流负母线N之间，电容C1、电容C2的公共节点记为点O；所述电容C3和电容C4串联后连接在第二直流源U_dc2的直流正母线P′与直流负母线N′之间，电容C3、电容C4的公共节点记为点O′，所述中线I连接点O与点O′。

所述第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中，每相桥臂包括2个带反并联二极管的开关管，即第一三相两电平逆变器VSI1共包括6个带反并联二极管的开关管，6个开关管分别记为S_n1j，其中n表示相序，n＝a,b,c，j表示开关管的序号，j＝1,2；第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂相互并联在直流正母线P与直流负母线N之间，即开关管S_a11、S_b11、S_c11的集电极并联后连接直流正母线P，开关管S_a12、S_b12、S_c12的发射极并联后连接直流负母线N；在第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中，开关管S_a11和开关管S_a12串联，开关管S_b11和开关管S_b12串联，开关管S_c11和开关管S_c12串联，其连接点分别记为第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中点a₁、b₁、c₁。

所述第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中，每相桥臂包括2个带反并联二极管的开关管，即第二三相两电平逆变器VSI2共包括6个带反并联二极管的开关管，6个开关管分别记为S_n2j；第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂相互并联在直流正母线P′与直流负母线N′之间，即开关管S_a21、S_b21、S_c21的集电极并联后连接直流正母线P′，开关管S_a22、S_b22、S_c22的发射极并联后连接直流负母线N′；在第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中，开关管S_a21和开关管S_a22串联,开关管S_b21和开关管S_b22串联，开关管S_c21和开关管S_c22串联，其连接点分别记为第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中点a₂、b₂、c₂。

所述三相定子绕组OEWIM中包括三相绕组，A相绕组、B相绕组和C相绕组的左端口分别接第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中点a₁、b₁、c₁，A相绕组、B相绕组和C相绕组的右端口分别接第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中点a₂、b₂、c₂。

本故障诊断方法包括如下步骤：

步骤1，先实时采样三相定子绕组OEWIM的三相定子绕组电流i_n，然后通过三相定子绕组电流i_n计算并监测三相电流标么平均值d_n，

其中n表示相序，n＝a,b,c，即三相定子绕组电流i_n包括A相定子绕组电流i_a、B相定子绕组电流i_b和C相定子绕组电流i_c，三相电流标么平均值d_n分别包括A相电流标么平均值d_a、B相电流标么平均值d_b和C相电流标么平均值d_c，<i_n>表示求取单个基波周期T_i内三相定子绕组电流i_n的平均值，<|i_n|>表示求取单个基波周期T_i内三相定子绕组电流i_n的整流平均值。

步骤2，将A相电流标么平均值d_a、B相电流标么平均值d_b、C相电流标么平均值d_c分别与给定的阈值k_d作比较，得到以下两类情况：

第一类：-k_d≤d_a≤k_d且-k_d≤d_b≤k_d且-k_d≤d_c≤k_d，认定无开关管发生开路故障，返回步骤1；

第二类：出现以下六种状态之一时，认定有开关管发生故障，并初步认定发生开路故障的开关管范围。

状态1，d_a≥k_d，开关管S_a12或者开关管S_a21发生开路故障；

状态2，d_b≥k_d，开关管S_b12或者开关管S_b21发生开路故障；

状态3，d_c≥k_d，开关管S_c12或者开关管S_c21发生开路故障；

状态4，d_a≤-k_d，开关管S_a11或者开关管S_a22发生开路故障；

状态5，d_b≤-k_d，开关管S_b11或者开关管S_b22发生开路故障；

状态6，d_c≤-k_d，开关管S_c11或者开关管S_c22发生开路故障。

步骤3，对步骤2给出的状态1-状态6进行以下控制：

对状态1和状态4，钳位A相开关管信号，即关闭开关管S_a11、S_a21驱动信号，固定开关管S_a12、S_a22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的A相定子绕组电流并记为控制后的A相定子绕组电流i_a2，通过控制后的A相定子绕组电流i_a2重新计算A相电流标么平均值并记为更新后的A相电流标么平均值d_a2，

i_a2>表示求取单个基波周期T_i内控制后的A相定子绕组电流i_a2的平均值，<|i_a2|>表示求取单个基波周期T_i内控制后的A相定子绕组电流i_a2的整流平均值。

对状态2和状态5，钳位B相开关管信号，即关闭开关管S_b11、S_b21驱动信号，固定开关管S_b12、S_b22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的B相定子绕组电流并记为控制后的B相定子绕组电流i_b2，通过控制后的B相定子绕组电流i_b2重新计算B相电流标么平均值并记为更新后的B相电流标么平均值db2，

i_b2>表示求取单个基波周期T_i内控制后的B相定子绕组电流i_b2的平均值，＜|i_b2|〉表示求取单个基波周期T_i内控制后的B相定子绕组电流i_b2的整流平均值。

对状态3和状态6，钳位C相开关管信号，即关闭开关管S_c11、S_c21驱动信号，固定开关管S_c12、S_c22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的C相定子绕组电流并记为控制后的C相定子绕组电流i_c2，通过控制后的C相定子绕组电流i_c2重新计算C相电流标么平均值并记为更新后的C相电流标么平均值d_c2，

i_c2>表示求取单个基波周期T_i内控制后的C相定子绕组电流i_c2的平均值，＜|i_c2|>表示求取单个基波周期T_i内控制后的C相定子绕组电流i_c2的整流平均值。

步骤4，将步骤3得到的更新后的A相电流标么平均值d_a2、更新后的B相电流标么平均值d_b2和更新后的C相电流标么平均值d_c2分别与给定的阈值k_d作比较，对步骤2给出的状态1-状态6进行再次判断，并完成对发生开路故障开关管的认定，具体如下：

状态1，d_a≥k_d且d_a2≥k_d，则开关管开关管S_a12发生开路故障；d_a≥k_d且-k_d≤d_a2≤k_d，则开关管S_a21发生开路故障；

状态2，d_b≥k_d且d_b2≥k_d，则开关管开关管S_b12发生开路故障；d_b≥k_d且-k_d≤d_b2≤k_d，则开关管S_b21发生开路故障；

状态3，d_c≥k_d且d_c2≥k_d，则开关管开关管S_c12发生开路故障；d_c≥k_d且-k_d≤d_c2≤k_d，则开关管S_c21发生开路故障；

状态4，d_a≤-k_d且d_a2≤-k_d，则开关管S_a22发生开路故障；d_a≤-k_d且-k_d≤d_a2≤k_d，则开关管S_a11发生开路故障；

状态5，d_b≤-k_d且d_b2≤-k_d，则开关管S_b22发生开路故障；d_b≤-k_d且-k_d≤d_b2≤k_d，则开关管S_b11发生开路故障；

状态6，d_c≤-k_d且d_c2≤-k_d，则开关管S_c22发生开路故障；d_c≤-k_d且-k_d≤d_c2≤k_d，则开关管S_c11发生开路故障。

步骤5，故障诊断结束。

本实施例中以开关管S_a12或开关管S_a21发生开路故障进行了仿真。图2为为本发明实施例中开关管S_a12故障发生及钳位信号前后的三相电流i_a、i_b、i_c及i_a2、i_b2、i_c2的波形，图3为图3为本发明实施例中开关管S_a12故障发生及钳位信号前后的三相电流标么平均值d_a、d_b、d_c及d_a2、d_b2、d_c2的波形，图4为本发明实施例中开关管S_a21故障发生及钳位信号前后的三相电流i_a、i_b、i_c及i_a2、i_b2、i_c2的波形，图5为本发明实施例中开关管S_a21故障发生及钳位信号前后的三相电流标么平均值d_a、d_b、d_c及d_a2、d_b2、d_c2的波形。由图2和图4所示，故障发生后，即开关管S_a12或开关管S_a21发生开路故障后，A相定子绕组电流i_a同样只剩正半波；由图3和图5所示，开关管S_a12或开关管S_a21发生开路故障后，三相电流标么平均值分别为d_a＝0.98，d_b＝-0.14，d_c＝-0.36，均符合步骤2中第二类情况的状态1。

钳位信号后，即钳位a相开关管信号，即关闭开关管S_a11、S_a21驱动信号，固定开关管S_a12、S_a22驱动信号的占空比。若开关管S_a12为故障开关，由图2所示，控制后的A相定子绕组电流i_a2只有正向的衰减电流，由图3所示，更新后的A相电流标么平均值d_a2、更新后的B相电流标么平均值d_b2和更新后的C相电流标么平均值d_c2分别为d_a2＝1，d_b2＝-0.05，d_c2＝-0.08；若开关管S_a21为故障开关，由图4所示，控制后的A相定子绕组电流i_a2有正向和负向的衰减电流，由图5所示，更新后的A相电流标么平均值d_a2、更新后的B相电流标么平均值d_b2和更新后的C相电流标么平均值d_c2分别为d_a2＝-0.03～0.05，d_b2＝0，d_c2＝-0.01～0.02，并结合钳位信号之前三相电流标么平均值分别为d_a＝0.98，d_b＝-0.14，d_c＝-0.36，符合步骤4中状态1的诊断。

Claims (1)

1.一种共中线开绕组电驱动系统开关管开路故障诊断方法，本故障诊断方法涉及的共中线开绕组电驱动系统拓扑结构包括第一直流源U_dc1、第二直流源U_dc2、第一三相两电平逆变器VSI1、第二三相两电平逆变器VSI2、三相定子绕组OEWIM、中线I、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4；

所述电容C1和电容C2串联后连接在第一直流源U_dc1的直流正母线P与直流负母线N之间，电容C1、电容C2的公共节点记为点O；所述电容C3和电容C4串联后连接在第二直流源U_dc2的直流正母线P'与直流负母线N'之间，电容C3、电容C4的公共节点记为点O'，所述中线I连接点O与点O'；

所述第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中，每相桥臂包括2个带反并联二极管的开关管，即第一三相两电平逆变器VSI1共包括6个带反并联二极管的开关管，6个开关管分别记为S_n1j，其中n表示相序，n＝a,b,c，j表示开关管的序号，j＝1,2；第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂相互并联在直流正母线P与直流负母线N之间，即开关管S_a11、S_b11、S_c11的集电极并联后连接直流正母线P，开关管S_a12、S_b12、S_c12的发射极并联后连接直流负母线N；在第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中，开关管S_a11和开关管S_a12串联，开关管S_b11和开关管S_b12串联，开关管S_c11和开关管S_c12串联，其连接点分别记为第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中点a₁、b₁、c₁；

所述第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中，每相桥臂包括2个带反并联二极管的开关管，即第二三相两电平逆变器VSI2共包括6个带反并联二极管的开关管，6个开关管分别记为S_n2j，其中n表示相序，n＝a,b,c，j表示开关管的序号，j＝1,2；第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂相互并联在直流正母线P'与直流负母线N'之间，即开关管S_a21、S_b21、S_c21的集电极并联后连接直流正母线P'，开关管S_a22、S_b22、S_c22的发射极并联后连接直流负母线N'；在第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中，开关管S_a21和开关管S_a22串联,开关管S_b21和开关管S_b22串联，开关管S_c21和开关管S_c22串联，其连接点分别记为第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中点a₂、b₂、c₂；

所述三相定子绕组OEWIM中包括三相绕组，A相绕组、B相绕组和C相绕组的左端口分别接第一三相两电平逆变器VSI1的三相桥臂中点a₁、b₁、c₁，A相绕组、B相绕组和C相绕组的右端口分别接第二三相两电平逆变器VSI2的三相桥臂中点a₂、b₂、c₂；

本故障诊断方法的特征在于，包括如下步骤：

步骤1，先实时采样三相定子绕组OEWIM的三相定子绕组电流i_n，然后通过三相定子绕组电流i_n计算并监测三相电流标幺平均值d_n，

其中n表示相序，n＝a,b,c，即三相定子绕组电流i_n包括A相定子绕组电流i_a、B相定子绕组电流i_b和C相定子绕组电流i_c，三相电流标幺平均值d_n分别包括A相电流标幺平均值d_a、B相电流标幺平均值d_b和C相电流标幺平均值d_c，〈i_n〉表示求取单个基波周期T_i内三相定子绕组电流i_n的平均值，<|i_n|>表示求取单个基波周期T_i内三相定子绕组电流i_n的整流平均值；

步骤2，将A相电流标幺平均值d_a、B相电流标幺平均值d_b、C相电流标幺平均值d_c分别与给定的阈值k_d作比较，得到以下两类情况：

第一类：-k_d＜d_a＜k_d且-k_d＜d_b＜k_d且-k_d＜d_c＜k_d，认定无开关管发生开路故障，返回步骤1；

第二类：出现以下六种状态之一时，认定有开关管发生故障，并初步认定发生开路故障的开关管范围；

状态1，d_a≥k_d，开关管S_a12或者开关管S_a21发生开路故障；

状态2，d_b≥k_d，开关管S_b12或者开关管S_b21发生开路故障；

状态3，d_c≥k_d，开关管S_c12或者开关管S_c21发生开路故障；

状态4，d_a≤-k_d，开关管S_a11或者开关管S_a22发生开路故障；

状态5，d_b≤-k_d，开关管S_b11或者开关管S_b22发生开路故障；

状态6，d_c≤-k_d，开关管S_c11或者开关管S_c22发生开路故障；

步骤3，对步骤2给出的状态1-状态6进行以下控制：

对状态1和状态4，钳位A相开关管信号，即关闭开关管S_a11、S_a21驱动信号，固定开关管S_a12、S_a22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的A相定子绕组电流并记为控制后的A相定子绕组电流i_a2，通过控制后的A相定子绕组电流i_a2重新计算A相电流标幺平均值并记为更新后的A相电流标幺平均值d_a2，

<i_a2>表示求取单个基波周期T_i内控制后的A相定子绕组电流i_a2的平均值，<|i_a2|>表示求取单个基波周期T_i内控制后的A相定子绕组电流i_a2的整流平均值；

对状态2和状态5，钳位B相开关管信号，即关闭开关管S_b11、S_b21驱动信号，固定开关管S_b12、S_b22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的B相定子绕组电流并记为控制后的B相定子绕组电流i_b2，通过控制后的B相定子绕组电流i_b2重新计算B相电流标幺平均值并记为更新后的B相电流标幺平均值d_b2，

<i_b2>表示求取单个基波周期T_i内控制后的B相定子绕组电流i_b2的平均值，<|i_b2|>表示求取单个基波周期T_i内控制后的B相定子绕组电流i_b2的整流平均值；

对状态3和状态6，钳位C相开关管信号，即关闭开关管S_c11、S_c21驱动信号，固定开关管S_c12、S_c22驱动信号的占空比，然后重新采样三相定子绕组OEWIM中的C相定子绕组电流并记为控制后的C相定子绕组电流i_c2，通过控制后的C相定子绕组电流i_c2重新计算C相电流标幺平均值并记为更新后的C相电流标幺平均值d_c2，

<i_c2>表示求取单个基波周期T_i内控制后的C相定子绕组电流i_c2的平均值，<|i_c2|>表示求取单个基波周期T_i内控制后的C相定子绕组电流i_c2的整流平均值；

步骤4，将步骤3得到的更新后的A相电流标幺平均值d_a2、更新后的B相电流标幺平均值d_b2和更新后的C相电流标幺平均值d_c2分别与给定的阈值k_d作比较，对步骤2给出的状态1-状态6进行再次判断，并完成对发生开路故障开关管的认定，具体如下：

状态1，d_a≥k_d且d_a2＞k_d，则开关管S_a12发生开路故障；d_a≥k_d且-k_d≤d_a2≤k_d，则开关管S_a21发生开路故障；

状态2，d_b≥k_d且d_b2＞k_d，则开关管S_b12发生开路故障；d_b≥k_d且-k_d≤d_b2≤k_d，则开关管Sb21发生开路关管故障；

状态3，d_c≥k_d且d_c2＞k_d，则开关管S_c12发生开路故障；d_c≥k_d且-k_d≤d_c2≤k_d，则开关管S_c21发生开路故障；

状态4，d_a≤-k_d且d_a2＜-k_d，则开关管S_a22发生开路故障；d_a≤-k_d且-k_d≤d_a2≤k_d，则开关管Sa11发生开路故障；

状态5，d_b≤-k_d且d_b2＜-k_d，则开关管S_b22发生开路故障；d_b≤-k_d且-k_d≤d_b2≤k_d，则开关管Sb11发生开路故障；

状态6，d_c≤-k_d且d_c2＜-k_d，则开关管S_c22发生开路故障；d_c≤-k_d且-k_d≤d_c2≤k_d，则开关管Sc11发生开路故障；

步骤5，故障诊断结束。

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