开关磁阻电机双开关功率变换器故障节点能量诊断方法

摘要

一种开关磁阻电机双开关功率变换器故障节点能量诊断方法，通过检测开关磁阻电机双开关功率变换器的相电流瞬态值，计算出节点能量标准偏差

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种基于节点能量的开关磁阻电机双开关功率变换器故障诊断方法，尤其适用于各种相数、双开关结构的开关磁阻电机功率变换器。

背景技术

实现开关磁阻电机功率变换器准确的故障诊断，一方面决定于发生故障的信息源，即获取大量、真实、准确的故障信息和表现形式是进行故障诊断的前提条件；另一方面还取决于所采用的故障诊断的方法。所以要进行故障诊断不仅要收集大量、有效和准确的故障信息和数据，还要根据有限的故障数据采用先进、高效的故障诊断方法，才能准确判断故障类型，实现故障诊断。已有的开关磁阻电机开关变换器主电路故障诊断方法，要么一种故障需要采用两个故障特征量进行辨识；要么采用模拟到数字的变换提取故障特征量，对硬件性能要求较高。针对性强、故障诊断可靠，效果好、实用性良好的开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，是实现开关磁阻电机系统故障容错控制，提高开关磁阻电机系统运行可靠性的重要保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于小波包节点能量离散度分析的开关磁阻电机双开关功率变换器故障诊断方法。

本发明的目的是这样实现的：

检测开关磁阻电机双开关功率变换器的相电流                                               瞬态值；由公式：

计算出节点能量标准偏差，式中，节点能量平均值，节点能量为，节点数为j, 其中：表示第5层的第j个节点，表示的小波包系数；

将节点能量标准偏差作为故障特征量，来诊断开关磁阻电机双开关功率变换器的主电路是否有故障：

当整个转速范围内节点能量标准偏差大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器发生主开关下管短路故障；

当整个转速范围内节点能量标准偏差不大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器没有发生主开关下管短路故障。

有益效果：由于采用了上述技术方案，检测开关磁阻电机双开关功率变换器的相电流瞬态值，计算出节点能量标准偏差，作为故障特征量，采用整个转速范围内开关磁阻电机双开关功率变换器相电流节点能量标准偏差曲线，诊断出开关磁阻电机双开关功率变换器主开关下管短路故障，达到本发明的目的。该开关磁阻电机双开关功率变换器故障诊断方法，适用于各种相数、双开关结构的开关磁阻电机功率变换器，针对性强、故障诊断可靠，效果好，具有良好的实用性、应用前景广泛。

附图说明

图1是本发明应用于三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的结构图；

图2是本发明应用于三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的相电流节点能量标准偏差曲线图；

图3是本发明应用于三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的主开关下管短路故障时的相电流波形图；

图4 是本发明应用于三相双开关式开关磁阻电机功率变换器无故障时的相电流波形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，以三相双开关式开关磁阻电机功率变换器主电路为例，每相有两只主开关和两只续流二极管，以A相为例，上主开关S1一端与供电电源U_S正极相连、上主开关S1另一端与A相绕组一端相连，下主开关S2一端与供电电源U_S负极相连、下主开关S2另一端与A相绕组另一端相连，上续流二极管VD1一端与供电电源U_S正极相连、上续流二极管VD1另一端与A相绕组另一端相连，下续流二极管VD2一端与供电电源U_S负极相连、下续流二极管VD2另一端与A相绕组一端相连。B相、C相内部连接方式与A相内部连接方式相仿。A相、B相、C相均并联在供电电源U_S上。

首先检测三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的A相电流瞬态值；由公式：

计算出节点能量标准偏差，式中：节点能量平均值，节点能量为，节点数为j, 其中：表示第5层的第j个节点，表示A相电流的的小波包系数；

将节点能量标准偏差作为故障特征量，来诊断功率变换器的主电路是否有故障；

如图2所示，当整个转速范围内节点能量标准偏差大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器A相发生主开关下管S2短路故障，相电流波形如图3所示；

图2所示当整个转速范围内节点能量标准偏差不大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器A相没有发生主开关下管S2短路故障，相电流波形如图4所示。

对开关磁阻电机双开关功率变换器B相发生主开关下管S4短路故障时的故障检测、故障种类辨别、故障相定位方法与上述开关磁阻电机双开关功率变换器A类似；

如图1所示，检测三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的B相电流瞬态值；由公式：

，计算出节点能量标准偏差，当整个转速范围内节点能量标准偏差大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器B相发生主开关下管S4短路故障；当整个转速范围内节点能量标准偏差不大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器B相没有发生主开关下管S4短路故障。

该开关磁阻电机双开关功率变换器C相发生主开关下管S6短路故障时的故障检测、故障种类辨别、故障相定位方法与上述开关磁阻电机双开关功率变换器A上述类似；

如图1所示，检测三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的C相电流瞬态值；由公式：

，计算出节点能量标准偏差，当整个转速范围内节点能量标准偏差大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器C相发生主开关下管S6短路故障；当整个转速范围内节点能量标准偏差不大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器C相没有发生主开关下管S6短路故障。

该开关磁阻电机功率变换器两相及两相以上同时出现下管短路故障时的故障检测、故障种类辨别、故障相定位方法与上述类似。

通过对A、B、C三相分别检测相电流，判断其节点能量标准偏差、、是否大于29.0, 从而实现故障相的定位。

分别检测三相双开关式开关磁阻电机功率变换器的A相电流、B相电流、C相电流的瞬态值，并分别计算A相电流节点能量标准偏差、计算B相电流节点能量标准偏差、计算C相电流节点能量标准偏差，当整个转速范围内A相电流节点能量标准偏差、B相电流节点能量标准偏差、C相电流节点能量标准偏差均不大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器没有发生主开关下管S2、S4、S6短路故障；当整个转速范围内A相电流节点能量标准偏差、B相电流节点能量标准偏差、C相电流节点能量标准偏差均大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器发生主开关下管S2、S4、S6均短路故障；当整个转速范围内A相电流节点能量标准偏差、B相电流节点能量标准偏差均大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器发生主开关下管S2、S4均短路故障；当整个转速范围内A相电流节点能量标准偏差、C相电流节点能量标准偏差均大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器发生主开关下管S2、S6均短路故障；当整个转速范围内B相电流节点能量标准偏差、C相电流节点能量标准偏差均大于29.0, 则开关磁阻电机双开关功率变换器发生主开关下管S4、S6均短路故障。