CN114062883A - 基于输出相电压模型的t型三电平逆变器igbt开路故障诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器开路故障诊断方法及系统，属于电力电子设备故障诊断技术领域。本发明根据不同假设的故障下的相位电压模型来定位开路故障，无需执行侵入式操作。所建立的输出相电压模型考虑了中性点电压不平衡和时间偏移注入的影响。通过将疑似的开路故障位置输入到该模型，可以得到假设条件下的相位电压矢量和残差。故障诊断可分为两步：首先，在假设系统正常的情况下，利用相应的电压残差矢量来检测故障组；接着，建立两个假设下的相位电压模型来近似真实的模型来定位故障。此外，还总结了电流零域和非零域条件下的故障定位规则，特别是所提出的假设方法具有正确性验证能力，从而避免了误诊断。

Description

基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断 方法及系统

技术领域

本发明属于电力电子设备故障诊断技术领域，更具体地，涉及一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法及系统。

背景技术

多电平逆变器由于其谐波特性和系统效率方面的优势，在低压和中等开关频率应用中得到了广泛的应用。T型三电平逆变器(T²3L)和中性点箝位三电平(NPC3L)逆变器相对于两电平逆变器来说，拓扑结构相对简单，控制复杂性低，性价比高。但是，多电平拓扑结构增加了IGBT开路故障的风险。

相比于NPC3L拓扑结构，T²3L拓扑在电压应力和容错控制方面有优势。由于功率开关在转换器的组件中相对脆弱，因此对开关故障诊断和容错控制进行了大量研究。正确、快速的故障诊断是容错控制的前提。通常，开关故障可分为短路故障和断路故障。短路故障引起的异常过电流可通过硬件保护电路(如去饱和检测电路)进行检测。驱动信号通过硬件(如门驱动器)锁定，以保护整个系统，从而使短路故障转变为开路故障。开路故障由以下问题引起：内部故障(键合线断裂、焊点断裂和热故障)和外部故障(断线故障、栅极驱动器故障)。开路故障通常表现为电流、电压畸变，如果不立即处理，可能会对其余设备造成进一步损坏。因此，一种有效的开路故障诊断方法对于提高变流器的稳定性和安全性至关重要。

目前，针对T²3L逆变器开路故障诊断尚存在不足，现有的开路故障诊断都会影响已有的控制策略，侵入式操作增加了控制策略和诊断方法之间的耦合关系。而且，目前的诊断方法不具备故障校验功能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法及系统，能够在不影响现有控制系统的前提下，实现开路故障定位和故障诊断结果校验。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法，包括：

获取考虑直流母线电压不平衡情况下的基本电压矢量V_k及其持续时间d_k，获取直流母线电压u_dc1和u_dc2、并网电流i_X和负载电压u_xn，同时获取滤波电感L_X和开关周期T_s，X代表故障相，x代表负载相；

从变换器侧来说，根据V_k及其持续时间d_k基于相电压模型得到正常情况下的相电压V_nor，由并网电流i_X、直流母线电压u_dc1和u_dc2基于相电压模型得到故障情况下的相电压V_XY，Y代表故障管位置；从负载侧来说，由负载电压u_xn、滤波电感L_X和开关周期T_s基于相电压模型得到实际的相电压u_Xn；

由V_nor和u_Xn之间的电压残差ΔV_nor进行故障检测，由电压残差ΔV_nor得到故障对F_code和故障相F_phase，然后由故障对F_code和故障相F_phase进行故障定位，确定故障对中发生故障的开关管，其中，F_code为(S_X1,S_X3,S_X2,S_X4)的二进制编码，F_phase＝A,B,C；

当故障相处于非零域状态时，通过|ΔV_nor|与|ΔV_XY|比较来定位故障，在两种可能故障假设下的相电压|ΔV_XY|最接近|ΔV_nor|时，该故障假设就是真实的故障位置；当故障相处于零域状态时，通过判断两种故障假设下的输出相电压u_{Xn_XY}的正负来定位故障，若第一种故障下的u_{Xn_XY}为正，而第二种障下的u_{Xn_XY}为负，且电流持续为零，则代表第二个故障假设是正确的，其中，非零域状态表示电流为非零i_X≠0，零域状态表示电流为零i_X＝0，ΔV_XY为V_nor与V_XY的差值；

通过将故障诊断结果输入到相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将其与实际的相电压u_Xn比较，以确定诊断结果是否正确。

在一些可选的实施方案中，由V_nor＝∑V_kd_k得到正常情况下的相电压V_nor，其中，V_k为考虑直流母线电压不平衡情况下的基本电压矢量，d_k是考虑时间偏移注入的基本电压矢量持续时间。

在一些可选的实施方案中，V_XY由V_nor与ΔV_XY的差值得到，其中，ΔV_XY在不同开路故障下的值为：

其中，P，O，N为开关状态(S_X1,S_X3,S_X2,S_X4)，P代表(1，0，0，1)，O代表(0，1，0，1)，N代表(0，1，1，0)，ΔV_k为期望的基本电压矢量与实际基本电压矢量之间的残差，*代表无关相，为P，O和N中的任意一个，Δd_k为基本电压矢量残差ΔV_k的持续时间。

在一些可选的实施方案中，由u_Xn[k]＝u_xn[k]+L_X(i_X[k]-i_X[k-1])/T_s得到负载侧计算的实际的相电压u_Xn，其中，u_Xn[k]为k时刻的实际相电压，u_xn为k时刻的负载电压，L_X为滤波电感，T_s为开关周期，i_X[k]和i_X[k-1]分别为k时刻和k-1时刻的相电流。

在一些可选的实施方案中，所述由V_nor和u_Xn之间的电压残差ΔV_nor进行故障检测，包括：

将ΔV_nor的幅值与第一预设阈值V_th比较，在ΔV_nor的幅值大于V_th时，再根据ΔV_nor的角度进行故障对定位，其中，|ΔV_nor|作为故障对定位的诊断规则为：

其中，θ为ΔV_nor的角度。

在一些可选的实施方案中，非零域条件下，|ΔV_{nor_pu}|作为故障管定位的规则为：

其中，|ΔV_{nor_pu}|为|ΔV_nor|以u_dc/2为基准的标幺值，u_dc为直流母线电压，|ΔV_{XY_pu}|为|ΔV_XY|的标幺值，F_switch表示故障开关管的代码。

在一些可选的实施方案中，零域条件下，u_{Xn_XY}作为故障定位的规则为：

在一些可选的实施方案中，所述通过将故障诊断结果输入到相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将其与实际的相电压u_Xn比较，以确定诊断结果是否正确，包括：

将故障诊断结果输入相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将u_{Xn_XY}与实际的相电压u_Xn比较，若两者之间的差值在第二预设阈值范围以内，则代表故障定位准确；若两者之间的差值超过第二预设阈值，则代表故障定位错误。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断系统，包括：

参数获取模块，用于获取考虑直流母线电压不平衡情况下的基本电压矢量V_k及其持续时间d_k，获取直流母线电压u_dc1和u_dc2、并网电流i_X和负载电压u_xn，同时获取滤波电感L_X和开关周期T_s，X代表故障相，x代表负载相；

计算模块，用于从变换器侧来说，根据V_k及其持续时间d_k基于相电压模型得到正常情况下的相电压V_nor，由并网电流i_X、直流母线电压u_dc1和u_dc2基于相电压模型得到故障情况下的相电压V_XY，Y代表故障管位置；从负载侧来说，由负载电压u_xn、滤波电感L_X和开关周期T_s基于相电压模型得到实际的相电压u_Xn；

故障诊断检测模块，用于由V_nor和u_Xn之间的电压残差ΔV_nor进行故障检测，由电压残差ΔV_nor得到故障对F_code和故障相F_phase，然后由故障对F_code和故障相F_phase进行故障定位，确定故障对中发生故障的开关管，其中，F_code为(S_X1,S_X3,S_X2,S_X4)的二进制编码，F_phase＝A,B,C；

故障定位模块，用于当故障相处于非零域状态时，通过|ΔV_nor|与|ΔV_XY|比较来定位故障，在两种故障假设下的相电压|ΔV_XY|最接近|ΔV_nor|时，该故障假设就是真实的故障位置；当故障相处于零域状态时，通过判断两种故障下的输出相电压u_{Xn_XY}的正负来定位故障，若第一种故障下的u_{Xn_XY}为正，而第二种障下的u_{Xn_XY}为负，且电流持续为零，则代表第二个故障假设是正确的，其中，非零域状态表示电流为非零i_X≠0，零域状态表示电流为零i_X＝0，ΔV_XY为V_nor与V_XY的差值；

故障校验模块，用于通过将故障诊断结果输入到相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将其与实际的相电压u_Xn比较，以确定诊断结果是否正确。

按照本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明实现了一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断的方法，能够在不侵入现有控制系统的同时，通过根据故障信息重建相电压模型来实现故障诊断和诊断结果校验。

(2)本发明使用不同故障假设下的电压矢量残差和输出相电压极性作为诊断变量，考虑了故障相电流零域和非零域两种情况，可以实现快速故障诊断，一个基本周期内平均诊断时间约5.1ms。与现有的诊断方法相比，正确性验证能力提高了鲁棒性，非侵入式定位方法减少了与原控制策略的耦合。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种在开路故障情况下的故障诊断实验结果示意图；

图3是本发明实施例提供的一种开路故障诊断结果检验的实验结果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例一

本发明建立了T型三电平逆变器的相电压模型，使用不同故障假设下的电压矢量残差和输出相电压极性作为诊断变量，考虑了故障相电流零域和非零域两种情况，能够实现故障诊断和故障结果校验。如图1所示，本发明的基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法包括以下步骤：

S1：从SVPWM或SPWM调制模型中获取基本电压矢量V_k及其持续时间d_k，从已有采集信号中获取直流母线电压u_dc1和u_dc2、并网电流i_X(X＝A,B,C)和负载电压u_xn(x＝a,b,c)，同时从系统参数中获取滤波电感L_X和开关周期T_s；

S2：相电压模型能够从变换器侧和负载侧来计算实际相电压：从变换器侧来说，相电压模型能输出正常情况下的相电压V_nor和故障情况下的相电压V_XY(X＝A,B,C；Y＝1,2,3,4)，X代表故障相，Y代表故障管位置，从负载侧来说，相电压模型能输出实际的相电压u_Xn；

S3：V_nor和u_Xn之间的电压残差ΔV_nor用于故障检测：电压残差能够得到故障对F_code(F_code为(S_X1,S_X3,S_X2,S_X4)的二进制编码)，故障相F_phase(F_phase＝A,B,C)能够确定，但是开路故障不能定位，一个故障对中的两个开关管都有可能故障，具体是哪一个故障，需要进行故障定位才能得到；

S4：ΔV_XY为V_nor与V_XY的差值，V_XY为根据不同开路故障计算出的相电压矢量，故障定位分为两种情况：当故障相处于非零域(电流为非零i_X≠0)状态时，通过|ΔV_nor|与|ΔV_XY|比较来定位故障，两种可能故障假设下的相电压|ΔV_XY|最接近|ΔV_nor|，则该故障假设就是真实的故障位置，u_{Xn_XY}为相电压模型输出的故障对中两种可能故障下的输出相电压；当故障相处于零域(电流为零i_X＝0)状态时，通过判断两种故障下的输出相电压u_{Xn_XY}的正负来定位故障：若第一种故障下的u_{Xn_XY}为正，而第二种障下的u_{Xn_XY}为负，且电流持续为零，则代表第二个故障假设是正确的；

其中，本实施例中的两种可能故障假设表示：如表3所示，S_X1和S_X4两个组成一个故障对，S_X2和S_X3两个组成一个故障对。当定位了故障对之后，就需要从故障对中定位故障管。两种可能故障分别指S_X1或S_X4，S_X2或S_X3。

S5：通过将故障诊断结果输入到相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将其与实际的相电压u_Xn比较，从而判断诊断结果的对错。

在本实施例中，V_nor是通过伏秒平衡得到V_nor＝∑V_kd_k，其中，V_k为考虑直流母线电压不平衡情况下的基本电压矢量，d_k是考虑时间偏移注入的基本电压矢量持续时间。

在本实施例中，V_XY可以由V_nor与ΔV_XY的差值得到，其中ΔV_XY在不同开路故障下的值为：

表1

其中，P，O，N为开关(S_X1,S_X3,S_X2,S_X4)的状态，P代表(1，0，0，1)，O代表(0，1，0，1)，N代表(0，1，1，0)，d_P**代表A相为P状态的持续时间之和，以SVPWM调制下的1-3扇区为例，d_P**等于d_PON与d_POO之和，d_O**表示A相为O状态的持续时间之和，d_N**表示A相为N状态的持续时间之和，d_*P*表示B相为P状态的持续时间之和，d_*O*表示B相为O状态的持续时间之和，d_*N*表示B相为N状态的持续时间之和，d_**P表示C相为P状态的持续时间之和，d_**O表示C相为O状态的持续时间之和，d_**N表示C相为N状态的持续时间之和。ΔV_k为期望的基本电压矢量与实际基本电压矢量之间的残差。*代表无关相，为P，O和N中的任意一个。Δd_k为基本电压矢量残差ΔV_k的持续时间。

在本实施例中，负载侧计算的实际的相电压u_Xn由u_Xn[k]＝u_xn[k]+L_X(i_X[k]-i_X[k-1])/T_s得到，u_Xn[k]为k时刻的实际相电压，L_X为滤波电感和T_s为开关周期，i_X[k]和i_X[k-1]分别为k时刻和k-1时刻的相电流。

在本实施例中，在步骤S3中，ΔV_nor的幅值首先与第一预设阈值V_th比较，当ΔV_nor的幅值大于V_th时，再根据ΔV_nor的角度进行故障对定位，|ΔV_nor|作为故障对定位的诊断规则为：

表2

其中，θ为ΔV_nor的角度。

在本实施例中，在步骤S4中，非零域条件下，|ΔV_{nor_pu}|作为故障管定位的规则为：

表3

其中，|ΔV_{nor_pu}|为|ΔV_nor|以u_dc/2为基准的标幺值，|ΔV_{XY_pu}|为|ΔV_XY|的标幺值。F_switch表示故障开关管的代码，表3中的符号≈表示约等于，其表示两者之间的差值在设定的第三预设阈值V_th3范围以内，如当|ΔV_{nor_pu}|与|ΔV_{A1_pu}|之间的差值在设定的第三预设阈值V_th3范围以内时，认为|ΔV_{nor_pu}|与|ΔV_{A1_pu}|近似相等。u_dc为直流母线电压。

在本实施例中，在步骤S4中，零域条件下，u_{Xn_XY}作为故障定位的规则为：

表4

在本实施例中，在步骤S5中，将故障结果输入相电压模型得出故障下的相电压u_{Xn_XY}，将u_{Xn_XY}与实际的相电压u_Xn比较，若两者之间的差值在第二预设阈值范围以内，则代表故障定位准确；若两者之间的差值超过第二预设阈值，则代表故障定位错误。

实施例二

为了更清楚的描述该实施例，图2和图3给出了该实施例下的实验结果，该实验结果用到的主要参数如表5所示。

表5

参数	符号	值
			直流侧电压	u<sub>dc</sub>	170V
采样/开关频率	f<sub>s</sub>	10kHz
			死区时间	T<sub>D</sub>	0.1μs
滤波电感	L<sub>X</sub>	4mH
			直流侧电容	C<sub>high/low</sub>	480μF
负载电阻	R<sub>x</sub>	30/144Ω
			负载工作频率	f<sub>R</sub>	50Hz

图2是开路故障下的诊断结果。图2中(a)表示u_{An_nor_pu}(u_{An_nor_pu}为u_{An_nor}的标幺值，u_{An_nor}为V_nor电压矢量在A相上的电压分量)，(b)表示i_{An_pu}(i_An的标幺值)，(c)表示|ΔV_{nor_pu}|，(d)表示θ(ΔV_{nor_pu}的角度)，(e)表示F_code，(f)表示F_phase，(g)表示|ΔV_{A1_pu}|和|ΔV_{A4_pu}|(ΔV_{A1_pu}代表ΔV_A1的标幺值，ΔV_{A4_pu}代表ΔV_A4的标幺值)，(h)表示|ΔV_{nor_pu}|-|ΔV_{A1_pu}|和|ΔV_{nor_pu}|-|ΔV_{A4_pu}|，(i)表示F_switch。S_A1发生开路故障之前，诊断变量|ΔV_{nor_pu}|都在设定阈值之内。当发生开路故障后，|ΔV_{nor_pu}|超过设定阈值，根据|ΔV_{nor_pu}|的角度，可知故障管为S_A1或者S_A4。当电流处于非零域时，根据表3进行故障诊断，通过电压矢量残差定位故障。通过图2(b)可知，|ΔV_{A1_pu}|相比于|ΔV_{A4_pu}|，更加接近|ΔV_{nor_pu}|，可知，真实的故障管为S_A1。

图3是故障检验结果。图2中(a)表示u_{An_nor_pu}(u_{An_nor_pu}为u_{An_nor}的标幺值，u_{An_nor}为V_nor电压矢量在A相上的电压分量)，(b)表示i_{An_pu}(i_An的标幺值)，(c)表示u_{An_A4_pu}(S_A4开路故障下，相电压模型输出的相电压)，(d)表示Δu_{An_A4_pu}(Δu_{An_A4_pu}为u_{An_pu}与u_{An_A4_pu}的差值，u_{An_pu}为负载侧实际相电压u_An的标幺值)。当S_A1故障被误诊断为S_A4故障后，故障校验模块开始计算u_{An_A4_pu}，但是Δu_{An_A4_pu}并不为零，说明此时的故障诊断结果时错误的。因此，故障校验模块避免了误诊断。

上述对实施例是针对特定的开路故障来进行说明的，其他开路故障的分析和实施例的分析结果相同。

本发明公开了一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器开路故障诊断方法及系统，本发明根据不同假设的故障下的相位电压模型来定位开路故障，无需执行侵入式操作。所建立的输出相电压模型考虑了中性点电压不平衡和时间偏移注入的影响。通过将疑似的开路故障位置输入到该模型，可以得到假设条件下的相位电压矢量和残差。故障诊断可分为两步。首先，在假设系统正常的情况下，利用相应的电压残差矢量来检测故障组。接着，建立两个假设下的相位电压模型来近似真实的模型来定位故障。此外，还总结了电流零域和非零域条件下的故障定位规则。特别是所提出的假设方法具有正确性验证能力，从而避免了误诊断。

实施例三

本实施例还提供了一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断系统，包括：

参数获取模块，用于从SVPWM或SPWM调制模型中获取基本电压矢量V_k及其持续时间d_k，从已有采集信号中获取直流母线电压u_dc1和u_dc2、并网电流i_X(X＝A,B,C)和负载电压u_xn(x＝a,b,c)，同时从系统参数中获取滤波电感L_X和开关周期T_s；

由于相电压模型能够从变换器侧和负载侧来计算实际相电压，因此，计算模块，用于从变换器侧来说，通过相电压模型输出正常情况下的相电压V_nor和故障情况下的相电压V_XY；从负载侧来说，通过相电压模型输出实际的相电压u_Xn，X＝A,B,C，Y＝1,2,3,4，X代表故障相，Y代表故障管位置；

故障诊断检测模块，用于通过V_nor和u_Xn之间的电压残差ΔV_nor进行故障检测；

具体地，电压残差能够得到故障对F_code(F_code为(S_X1,S_X3,S_X2,S_X4)的二进制编码)，故障相F_phase(F_phase＝A,B,C)能够确定，但是开路故障不能定位。一个故障对中的两个开关管都有可能故障，具体是哪一个故障，需要进行故障定位才能得到。

故障定位模块，用于当故障相处于非零域(电流为非零i_X≠0)状态时，通过|ΔV_nor|与|ΔV_XY|比较来定位故障：两种故障假设下的相电压|ΔV_XY|最接近|ΔV_nor|，则该故障假设就是真实的故障位置；当故障相处于零域(电流为零i_X＝0)状态时，通过判断两种故障下的输出相电压u_{Xn_XY}的正负来定位故障：若第一种故障下的u_{Xn_XY}为正，而第二种障下的u_{Xn_XY}为负，且电流持续为零，则代表第二个故障假设是正确的，其中，ΔV_XY为|V_nor|与相电压模型输出的故障对中两种可能故障下的输出相电压矢量幅值|V_XY|的差值；u_{Xn_XY}为相电压模型输出的故障对中两种可能故障下的输出相电压；

故障校验模块，用于通过将故障诊断结果输入到相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将其与实际的相电压u_Xn比较，从而确定诊断结果是否正确。

其中，各模块的具体实施方式可以参考上述方法实施例的描述，本实施例将不再复述。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断方法，其特征在于，包括：

获取考虑直流母线电压不平衡情况下的基本电压矢量V_k及其持续时间d_k，获取直流母线电压u_dc1和u_dc2、并网电流i_X和负载电压u_xn，同时获取滤波电感L_X和开关周期T_s，X代表故障相，x代表负载相；

从变换器侧来说，根据V_k及其持续时间d_k基于相电压模型得到正常情况下的相电压V_nor，由并网电流i_X、直流母线电压u_dc1和u_dc2基于相电压模型得到故障情况下的相电压V_XY，Y代表故障管位置；从负载侧来说，由负载电压u_xn、滤波电感L_X和开关周期T_s基于相电压模型得到实际的相电压u_Xn；

由V_nor和u_Xn之间的电压残差ΔV_nor进行故障检测，由电压残差ΔV_nor得到故障对F_code和故障相F_phase，然后由故障对F_code和故障相F_phase进行故障定位，确定故障对中发生故障的开关管，其中，F_code为(S_X1,S_X3,S_X2,S_X4)的二进制编码，F_phase＝A,B,C；

当故障相处于非零域状态时，通过|ΔV_nor|与|ΔV_XY|比较来定位故障，在两种可能故障假设下的相电压|ΔV_XY|最接近|ΔV_nor|时，该故障假设就是真实的故障位置；当故障相处于零域状态时，通过判断两种故障假设下的输出相电压u_{Xn_XY}的正负来定位故障，若第一种故障下的u_{Xn_XY}为正，而第二种障下的u_{Xn_XY}为负，且电流持续为零，则代表第二个故障假设是正确的，其中，非零域状态表示电流为非零i_X≠0，零域状态表示电流为零i_X＝0，ΔV_XY为V_nor与V_XY的差值；

通过将故障诊断结果输入到相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将其与实际的相电压u_Xn比较，以确定诊断结果是否正确。

2.根据权利要去1所述的方法，其特征在于，由V_nor＝∑V_kd_k得到正常情况下的相电压V_nor，其中，V_k为考虑直流母线电压不平衡情况下的基本电压矢量，d_k是考虑时间偏移注入的基本电压矢量持续时间。

3.根据权利要去1或2所述的方法，其特征在于，V_XY由V_nor与ΔV_XY的差值得到，其中，ΔV_XY在不同开路故障下的值为：

其中，P，O，N为开关状态(S_X1,S_X3,S_X2,S_X4)，P代表(1，0，0，1)，O代表(0，1，0，1)，N代表(0，1，1，0)，ΔV_k为期望的基本电压矢量与实际基本电压矢量之间的残差，*代表无关相，为P，O和N中的任意一个，Δd_k为基本电压矢量残差ΔV_k的持续时间。

4.根据权利要去3所述的方法，其特征在于，由u_Xn[k]＝u_xn[k]+L_X(i_X[k]-i_X[k-1])/T_s得到负载侧计算的实际的相电压u_Xn，其中，u_Xn[k]为k时刻的实际相电压，u_xn为k时刻的负载电压，L_X为滤波电感，T_s为开关周期，i_X[k]和i_X[k-1]分别为k时刻和k-1时刻的相电流。

5.根据权利要去4所述的方法，其特征在于，所述由V_nor和u_Xn之间的电压残差ΔV_nor进行故障检测，包括：

将ΔV_nor的幅值与第一预设阈值V_th比较，在ΔV_nor的幅值大于V_th时，再根据ΔV_nor的角度进行故障对定位，其中，|ΔV_nor|作为故障对定位的诊断规则为：

其中，θ为ΔV_nor的角度。

6.根据权利要去5所述的方法，其特征在于，非零域条件下，|ΔV_{nor_pu}|作为故障管定位的规则为：

其中，|ΔV_{nor_pu}|为|ΔV_nor|以u_dc/2为基准的标幺值，u_dc为直流母线电压，|ΔV_{XY_pu}|为|ΔV_XY|的标幺值，F_switch表示故障开关管的代码。

7.根据权利要去5所述的方法，其特征在于，零域条件下，u_{Xn_XY}作为故障定位的规则为：

8.根据权利要去6或7所述的方法，其特征在于，所述通过将故障诊断结果输入到相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将其与实际的相电压u_Xn比较，以确定诊断结果是否正确，包括：

将故障诊断结果输入相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将u_{Xn_XY}与实际的相电压u_Xn比较，若两者之间的差值在第二预设阈值范围以内，则代表故障定位准确；若两者之间的差值超过第二预设阈值，则代表故障定位错误。

9.一种基于输出相电压模型的T型三电平逆变器IGBT开路故障诊断系统，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取考虑直流母线电压不平衡情况下的基本电压矢量V_k及其持续时间d_k，获取直流母线电压u_dc1和u_dc2、并网电流i_X和负载电压u_xn，同时获取滤波电感L_X和开关周期T_s，X代表故障相，x代表负载相；

计算模块，用于从变换器侧来说，根据V_k及其持续时间d_k基于相电压模型得到正常情况下的相电压V_nor，由并网电流i_X、直流母线电压u_dc1和u_dc2基于相电压模型得到故障情况下的相电压V_XY，Y代表故障管位置；从负载侧来说，由负载电压u_xn、滤波电感L_X和开关周期T_s基于相电压模型得到实际的相电压u_Xn；

故障诊断检测模块，用于由V_nor和u_Xn之间的电压残差ΔV_nor进行故障检测，由电压残差ΔV_nor得到故障对F_code和故障相F_phase，然后由故障对F_code和故障相F_phase进行故障定位，确定故障对中发生故障的开关管，其中，F_code为(S_X1,S_X3,S_X2,S_X4)的二进制编码，F_phase＝A,B,C；

故障定位模块，用于当故障相处于非零域状态时，通过|ΔV_nor|与|ΔV_XY|比较来定位故障，在两种故障假设下的相电压|ΔV_XY|最接近|ΔV_nor|时，该故障假设就是真实的故障位置；当故障相处于零域状态时，通过判断两种故障下的输出相电压u_{Xn_XY}的正负来定位故障，若第一种故障下的u_{Xn_XY}为正，而第二种障下的u_{Xn_XY}为负，且电流持续为零，则代表第二个故障假设是正确的，其中，非零域状态表示电流为非零i_X≠0，零域状态表示电流为零i_X＝0，ΔV_XY为V_nor与V_XY的差值；

故障校验模块，用于通过将故障诊断结果输入到相电压模型，从变换器侧计算得到故障下的相电压u_{Xn_XY}，将其与实际的相电压u_Xn比较，以确定诊断结果是否正确。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。

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