CN111030554A - 电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法 - Google Patents
电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法,属于电机控制技术领域。开关管发生单管开路故障时由于全桥变换器内电流没有导通回路,三相电流会降低至零,以此作为开关管发生开路故障的标志。故障时通过切换电励磁双凸极电机的工作模式,观察三相的电流响应进行故障定位。在故障诊断后,以损失的转矩最小为目标,使故障前一状态开关管延迟关断,故障状态单相出力容错运行。本方法不需添加额外的硬件,只需改变电机的工作模式即可进行全桥变换器单管开路故障的诊断及容错。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域,尤其涉及一种电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法。
背景技术
全桥变换器是电励磁双凸极电机驱动系统中的薄弱环节,其开路故障是制约电机驱动系统稳定运行的关键因素。全桥变换器开路故障分为单管开路故障和多管开路故障,由于多管开路故障发生的概率较低,因此全桥变换器的单管开路故障的检测与容错是目前研究的热点。全桥变换单管开路故障会导致电机输出转矩减小,转矩脉动增大,不利于电机的正常运行。故障诊断是故障容错的基础,为故障后电机容错运行提供基础。目前,不少学者提出全桥变换器开路故障诊断与容错方法。
魏佳丹等公开的“双凸极电机全桥变换器单相开路故障容错方案”(中国电机工程学报,2008年8月25日,第28卷,第24期,88-93页)论文中介绍了一种将电枢电流作为故障特征量进行故障判断的方法,接着根据母线分裂式电容中点与相绕组端点之间电压差来定位故障开关管。
胡朝燕等公开的“双凸极电机全桥变换器单管开路故障在线诊断”(中国电机工程学报,2009年11月25日,第29卷,第33期,111-116页)论文中分析比较正常工作状态和单管开路故障状态下中性点电压的基础上,提出利用中性点电压在故障前后的变化特征进行故障诊断的方法。
胡豆豆等公开的“一种四相电励磁双凸极电机系统及其功率管单管开路故障检测方法”(中国,公开日:2018年8月13日,公开号:CN109188271A)专利中公开了一种四相电励磁双凸极电机功率管单管开路故障的检测方法。该方法在采用双通道接法的基础上根据相桥臂中点电压进行故障的诊断与定位。
目前诸多学者提出的故障诊断方法多是针对于三相三状态的故障诊断,对于三相六状态和三相九状态没有提及。此外,在方法上多是利用故障前后电励磁双凸极的相电压或中性点电压的不同进行故障诊断,由于电压量的测量需要电压传感器,增加了硬件的复杂度及系统的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷,提供一种电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断及容错方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法,所述电励磁双凸极电机星型连接,三相绕组分别为A相绕组、B相绕组、C相绕组,采用全桥变换器驱动;
所述全桥变换器包含开关管T1至T6、二极管D1至D6;
所述开关管T1至T6的集电极分别和二极管D1至D6的阴极相连、发射极分别和二极管D1至D6的阳极相连;
A相绕组分别和二极管D1的阳极、二极管D2的阴极相连;
B相绕组分别和二极管D3的阳极、二极管D4的阴极相连;
C相绕组分别和二极管D5的阳极、二极管D6的阴极相连;
二极管D1的阴极分别和二极管D3的阴极、二极管D5的阴极、外部直流母线的正极相连;
二极管D2的阳极分别和二极管D4的阳极、二极管D6的阳极、外部直流母线的负极相连;
电励磁双凸极工作在三相三状态下时,通过以下步骤进行全桥变换器单管开路故障诊断:
步骤A.1),判断三相电流是否为零,如果是,判断出开关管发生开路故障,执行步骤A.2);
步骤A.2),使电励磁双凸极电机工作在以下三相六状态工作模式,并判断每一状态下三相电流是否为零;
状态A1:令开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态A2:令开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态A3:令开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态A4:令开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态A5:令开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态A6:令开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤A.3),进行开路故障诊断:
如果状态A1中三相电流为零、状态A2中三相电流正常,T1开关管发生开路故障;
如果状态A2中三相电流为零、状态A3中三相电流正常,T6开关管发生开路故障;
如果状态A3中三相电流为零、状态A4中三相电流正常,T3开关管发生开路故障;
如果状态A4中三相电流为零、状态A5中三相电流正常,T2开关管发生开路故障;
如果状态A5中三相电流为零、状态A6中三相电流正常,T5开关管发生开路故障;
如果状态A6中三相电流为零、状态A1中三相电流正常,T4开关管发生开路故障。
本发明还给出了一种基于上述电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法的容错方法,包含以下步骤:
步骤B.1),若T1管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B11:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B12:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B13:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态B14:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
步骤B.2),若T2管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B21:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B22:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B23:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态B24:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤B.3),若T3管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B31:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B32:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态B33:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态B34:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤B.4),若T4管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B41:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B42:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B43:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B44:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
步骤B.5),若T5管发生开路故障,使电励磁双凸极电机工作在以下四状态的容错模式:
状态B51:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B52:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B53:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B54:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤B.6),若T6管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B61:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
状态B62:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B63:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态B64:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭。
本发明还给出了另外一种电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法,所述电励磁双凸极电机星型连接,三相绕组分别为A相绕组、B相绕组、C相绕组,采用全桥变换器驱动;
所述全桥变换器包含开关管T1至T6、二极管D1至D6;
所述开关管T1至T6的集电极分别和二极管D1至D6的阴极相连、发射极分别和二极管D1至D6的阳极相连;
A相绕组分别和二极管D1的阳极、二极管D2的阴极相连;
B相绕组分别和二极管D3的阳极、二极管D4的阴极相连;
C相绕组分别和二极管D5的阳极、二极管D6的阴极相连;
二极管D1的阴极分别和二极管D3的阴极、二极管D5的阴极、外部直流母线的正极相连;
二极管D2的阳极分别和二极管D4的阳极、二极管D6的阳极、外部直流母线的负极相连;
电励磁双凸极工作在三相三状态下时,通过以下步进行全桥变换器单管开路故障诊断:
步骤C.1),判断三相电流电流是否为零,如果是,判断出开关管发生开路故障,执行步骤C.2);
步骤C.2),使电励磁双凸极电机工作于三相九状态工作模式下:
步骤C.2.1),开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭时:
如果A相电流为零,T1开关管发生开路故障;如果B相电流为零,T3开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T6开关管发生开路故障;
步骤C.2.2),开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭时:
如果A相电流为零,T2开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T6开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T3开关管发生开路故障;
步骤C.2.3),开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭时:
如果B相电流为零,T3开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T5开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T2开关管发生开路故障;
步骤C.2.4),开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭时:
如果A相电流为零,T2开关管发生开路故障;如果B相电流为零,T4开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T5开关管发生开路故障;
步骤C.2.5),开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭时:
如果A相电流为零,T1开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T5开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T4开关管发生开路故障;
步骤C.2.6),开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭时:
如果B相电流为零,T4开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T6开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T1开关管发生开路故障。
本发明还给出了一种基于上述电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法的容错方法,包含以下步骤:
步骤D.1),若T1管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D11:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态D12:开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭;
状态D13:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D14:开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭;
状态D15:开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭;
状态D16:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
步骤D.2),若T2管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D21:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态D22:开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭;
状态D23:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态D24:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态D25:开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭;
状态D26:开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭;
步骤D.3),若T3管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D31:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态D32:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态D33:开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭;
状态D34:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态D35:开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭;
状态D36:开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭;
步骤D.4),若T4管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D41:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态D42:开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭;
状态D43:开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭;
状态D44:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D45:开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭;
状态D46:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
步骤D.5),若T5管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D51:开关管T1、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态D52:开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭;
状态D53:开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭;
状态D54:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D55:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
状态D56:开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭;
步骤D.6),若T6管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D61:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
状态D62:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D63:开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭;
状态D64:开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭;
状态D65:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态D66:开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
1. 通过切换电励磁双凸极电机的工作模式即可进行故障诊断;
2. 无需添加硬件即可进行故障诊断,减小了硬件成本;
3. 通过容错可以有效减小故障时电机损失的转矩。
附图说明
图1是本发明提供的全桥变换器的拓扑图;
图2是电励磁双凸极电机的截面图;
图3是电励磁双凸极电机的“三相三状态”导通方式图;
图4是电励磁双凸极电机的“三相六状态”导通方式图;
图5是电励磁双凸极电机的“三相九状态”导通方式图;
图6是T1管开路故障时电励磁双凸极电机的“三相四状态容错”导通方式图;
图7是T1管开路故障时电励磁双凸极电机的“三相六状态容错”导通方式图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
本发明可以以许多不同的形式实现,而不应当认为限于这里所述的实施例。相反,提供这些实施例以便使本公开透彻且完整,并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中,为了清楚起见放大了组件。
本发明公开了一种电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法,所述电励磁双凸极电机星型连接,三相绕组分别为A相绕组、B相绕组、C相绕组,采用全桥变换器驱动;
所述全桥变换器包含开关管T1至T6、二极管D1至D6;
所述开关管T1至T6的集电极分别和二极管D1至D6的阴极相连、发射极分别和二极管D1至D6的阳极相连;
A相绕组分别和二极管D1的阳极、二极管D2的阴极相连;
B相绕组分别和二极管D3的阳极、二极管D4的阴极相连;
C相绕组分别和二极管D5的阳极、二极管D6的阴极相连;
二极管D1的阴极分别和二极管D3的阴极、二极管D5的阴极、外部直流母线的正极相连;
二极管D2的阳极分别和二极管D4的阳极、二极管D6的阳极、外部直流母线的负极相连;
电励磁双凸极工作在三相三状态下时,通过以下步骤进行全桥变换器单管开路故障诊断:
步骤A.1),判断三相电流是否为零,如果是,判断出开关管发生开路故障,执行步骤A.2);
步骤A.2),使电励磁双凸极电机工作在以下三相六状态工作模式,并判断每一状态下三相电流是否为零;
状态A1:令开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态A2:令开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态A3:令开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态A4:令开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态A5:令开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态A6:令开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤A.3),进行开路故障诊断:
如果状态A1中三相电流为零、状态A2中三相电流正常,T1开关管发生开路故障;
如果状态A2中三相电流为零、状态A3中三相电流正常,T6开关管发生开路故障;
如果状态A3中三相电流为零、状态A4中三相电流正常,T3开关管发生开路故障;
如果状态A4中三相电流为零、状态A5中三相电流正常,T2开关管发生开路故障;
如果状态A5中三相电流为零、状态A6中三相电流正常,T5开关管发生开路故障;
如果状态A6中三相电流为零、状态A1中三相电流正常,T4开关管发生开路故障。
本发明还给出了一种基于上述电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法的容错方法,包含以下步骤:
步骤B.1),若T1管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B11:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B12:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B13:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态B14:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
步骤B.2),若T2管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B21:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B22:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B23:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态B24:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤B.3),若T3管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B31:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B32:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态B33:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态B34:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤B.4),若T4管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B41:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B42:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B43:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B44:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
步骤B.5),若T5管发生开路故障,使电励磁双凸极电机工作在以下四状态的容错模式:
状态B51:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B52:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B53:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B54:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤B.6),若T6管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B61:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
状态B62:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B63:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态B64:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭。
本发明还给出了另外一种电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法,所述电励磁双凸极电机星型连接,三相绕组分别为A相绕组、B相绕组、C相绕组,采用全桥变换器驱动;
所述全桥变换器包含开关管T1至T6、二极管D1至D6;
所述开关管T1至T6的集电极分别和二极管D1至D6的阴极相连、发射极分别和二极管D1至D6的阳极相连;
A相绕组分别和二极管D1的阳极、二极管D2的阴极相连;
B相绕组分别和二极管D3的阳极、二极管D4的阴极相连;
C相绕组分别和二极管D5的阳极、二极管D6的阴极相连;
二极管D1的阴极分别和二极管D3的阴极、二极管D5的阴极、外部直流母线的正极相连;
二极管D2的阳极分别和二极管D4的阳极、二极管D6的阳极、外部直流母线的负极相连;
电励磁双凸极工作在三相三状态下时,通过以下步进行全桥变换器单管开路故障诊断:
步骤C.1),判断三相电流电流是否为零,如果是,判断出开关管发生开路故障,执行步骤C.2);
步骤C.2),使电励磁双凸极电机工作于三相九状态工作模式下:
步骤C.2.1),开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭时:
如果A相电流为零,T1开关管发生开路故障;如果B相电流为零,T3开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T6开关管发生开路故障;
步骤C.2.2),开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭时:
如果A相电流为零,T2开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T6开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T3开关管发生开路故障;
步骤C.2.3),开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭时:
如果B相电流为零,T3开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T5开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T2开关管发生开路故障;
步骤C.2.4),开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭时:
如果A相电流为零,T2开关管发生开路故障;如果B相电流为零,T4开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T5开关管发生开路故障;
步骤C.2.5),开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭时:
如果A相电流为零,T1开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T5开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T4开关管发生开路故障;
步骤C.2.6),开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭时:
如果B相电流为零,T4开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T6开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T1开关管发生开路故障。
本发明还给出了一种基于上述电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法的容错方法,包含以下步骤:
步骤D.1),若T1管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D11:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态D12:开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭;
状态D13:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D14:开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭;
状态D15:开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭;
状态D16:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
步骤D.2),若T2管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D21:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态D22:开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭;
状态D23:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态D24:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态D25:开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭;
状态D26:开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭;
步骤D.3),若T3管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D31:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态D32:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态D33:开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭;
状态D34:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态D35:开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭;
状态D36:开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭;
步骤D.4),若T4管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D41:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态D42:开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭;
状态D43:开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭;
状态D44:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D45:开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭;
状态D46:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
步骤D.5),若T5管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D51:开关管T1、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态D52:开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭;
状态D53:开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭;
状态D54:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D55:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
状态D56:开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭;
步骤D.6),若T6管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D61:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
状态D62:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D63:开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭;
状态D64:开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭;
状态D65:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态D66:开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭。
本发明针对的全桥变换器的拓扑如图1所示,电励磁双凸极电机截面如图2所示,定转子均为凸极结构,转子上既无永磁体也无绕组。电励磁双凸极电机常用的“三相三状态”、“三相六状态”、“三相九状态”导通方式分别如图3、图4、图5所示,一个电角度周期分别分为三个导通状态、六个导通状态和九个导通状态。以T1管开路故障为例,本发明的容错导通方式分别如图6、图7所示。
本发明能够实现电励磁双凸极电机功率变换器单管开路故障的诊断与容错,在降低了系统硬件成本的基础上,完成了开关管单管开路故障的诊断与容错。
本技术领域技术人员可以理解的是,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法,所述电励磁双凸极电机星型连接,三相绕组分别为A相绕组、B相绕组、C相绕组,采用全桥变换器驱动;
所述全桥变换器包含开关管T1至T6、二极管D1至D6;
所述开关管T1至T6的集电极分别和二极管D1至D6的阴极相连、发射极分别和二极管D1至D6的阳极相连;
A相绕组分别和二极管D1的阳极、二极管D2的阴极相连;
B相绕组分别和二极管D3的阳极、二极管D4的阴极相连;
C相绕组分别和二极管D5的阳极、二极管D6的阴极相连;
二极管D1的阴极分别和二极管D3的阴极、二极管D5的阴极、外部直流母线的正极相连;
二极管D2的阳极分别和二极管D4的阳极、二极管D6的阳极、外部直流母线的负极相连;
其特征在于,电励磁双凸极工作在三相三状态下时,通过以下步骤进行全桥变换器单管开路故障诊断:
步骤A.1),判断三相电流是否为零,如果是,判断出开关管发生开路故障,执行步骤A.2);
步骤A.2),使电励磁双凸极电机工作在以下三相六状态工作模式,并判断每一状态下三相电流是否为零;
状态A1:令开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态A2:令开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态A3:令开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态A4:令开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态A5:令开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态A6:令开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤A.3),进行开路故障诊断:
如果状态A1中三相电流为零、状态A2中三相电流正常,T1开关管发生开路故障;
如果状态A2中三相电流为零、状态A3中三相电流正常,T6开关管发生开路故障;
如果状态A3中三相电流为零、状态A4中三相电流正常,T3开关管发生开路故障;
如果状态A4中三相电流为零、状态A5中三相电流正常,T2开关管发生开路故障;
如果状态A5中三相电流为零、状态A6中三相电流正常,T5开关管发生开路故障;
如果状态A6中三相电流为零、状态A1中三相电流正常,T4开关管发生开路故障。
2.根据权利要求1所述的电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法的容错方法,其特征在于,包含以下步骤:
步骤B.1),若T1管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B11:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B12:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B13:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态B14:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
步骤B.2),若T2管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B21:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B22:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B23:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态B24:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤B.3),若T3管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B31:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B32:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态B33:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态B34:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤B.4),若T4管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B41:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B42:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B43:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B44:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
步骤B.5),若T5管发生开路故障,使电励磁双凸极电机工作在以下四状态的容错模式:
状态B51:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态B52:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态B53:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B54:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
步骤B.6),若T6管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下四状态的容错模式:
状态B61:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
状态B62:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态B63:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态B64:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭。
3.电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法,所述电励磁双凸极电机星型连接,三相绕组分别为A相绕组、B相绕组、C相绕组,采用全桥变换器驱动;
所述全桥变换器包含开关管T1至T6、二极管D1至D6;
所述开关管T1至T6的集电极分别和二极管D1至D6的阴极相连、发射极分别和二极管D1至D6的阳极相连;
A相绕组分别和二极管D1的阳极、二极管D2的阴极相连;
B相绕组分别和二极管D3的阳极、二极管D4的阴极相连;
C相绕组分别和二极管D5的阳极、二极管D6的阴极相连;
二极管D1的阴极分别和二极管D3的阴极、二极管D5的阴极、外部直流母线的正极相连;
二极管D2的阳极分别和二极管D4的阳极、二极管D6的阳极、外部直流母线的负极相连;
其特征在于,电励磁双凸极工作在三相三状态下时,通过以下步进行全桥变换器单管开路故障诊断:
步骤C.1),判断三相电流电流是否为零,如果是,判断出开关管发生开路故障,执行步骤C.2);
步骤C.2),使电励磁双凸极电机工作于三相九状态工作模式下:
步骤C.2.1),开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭时:
如果A相电流为零,T1开关管发生开路故障;如果B相电流为零,T3开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T6开关管发生开路故障;
步骤C.2.2),开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭时:
如果A相电流为零,T2开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T6开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T3开关管发生开路故障;
步骤C.2.3),开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭时:
如果B相电流为零,T3开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T5开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T2开关管发生开路故障;
步骤C.2.4),开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭时:
如果A相电流为零,T2开关管发生开路故障;如果B相电流为零,T4开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T5开关管发生开路故障;
步骤C.2.5),开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭时:
如果A相电流为零,T1开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T5开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T4开关管发生开路故障;
步骤C.2.6),开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭时:
如果B相电流为零,T4开关管发生开路故障;如果C相电流为零,T6开关管发生开路故障;如果三相电流为零,T1开关管发生开路故障。
4.根据权利要求3所述的电励磁双凸极电机全桥变换器单管开路故障诊断方法的容错方法,其特征在于,包含以下步骤:
步骤D.1),若T1管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D11:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态D12:开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭;
状态D13:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D14:开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭;
状态D15:开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭;
状态D16:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
步骤D.2),若T2管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D21:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态D22:开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭;
状态D23:开关管T3、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态D24:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态D25:开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭;
状态D26:开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭;
步骤D.3),若T3管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D31:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态D32:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
状态D33:开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭;
状态D34:开关管T4、T5斩波,T1、T2、T3、T6关闭;
状态D35:开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭;
状态D36:开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭;
步骤D.4),若T4管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D41:开关管T1、T6斩波,T2、T3、T4、T5关闭;
状态D42:开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭;
状态D43:开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭;
状态D44:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D45:开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭;
状态D46:开关管T2、T5斩波,T1、T3、T4、T6关闭;
步骤D.5),若T5管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D51:开关管T1、T6斩波,T1、T2、T4、T5关闭;
状态D52:开关管T1、T3、T6斩波,T2、T4、T5关闭;
状态D53:开关管T2、T3、T6斩波,T1、T4、T5关闭;
状态D54:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D55:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
状态D56:开关管T1、T4、T6斩波,T2、T3、T5关闭;
步骤D.6),若T6管发生开路故障,使电励磁双凸极电机循环工作在以下六状态的容错模式:
状态D61:开关管T1、T4斩波,T2、T3、T5、T6关闭;
状态D62:开关管T2、T3斩波,T1、T4、T5、T6关闭;
状态D63:开关管T2、T3、T5斩波,T1、T4、T6关闭;
状态D64:开关管T2、T4、T5斩波,T1、T3、T6关闭;
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状态D66:开关管T1、T4、T5斩波,T2、T3、T6关闭。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200417 |