相冗余容错结构的三相逆变器开路故障检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种相冗余容错结构的三相逆变器开路故障检测方法，首先采用三相期望电压进行归一化得到三相期望电压的检测变量dn，并根据三相期望电压的绝对值的平均值计算得到检测变量an，通过检测变量dn和检测变量an的阈值km和kd判断得到故障指示Dn和An，根据故障指示Dn和An在故障定位表一中查找定位发生开路故障的开关管。对于故障定位表一中存在三种故障可能性的故障，可以通过将确定发生开路故障的开关管所在的桥臂用冗余的第四个桥臂来替代的方法进一步进行故障定位。本发明应用于电动汽车驱动控制系统中的三相逆变器开路故障检测，可以实现最多27种开路故障检测，为系统的容错控制和故障处理提供准确依据。
【专利说明】相冗余容错结构的三相逆变器开路故障检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于三相逆变器故障检测【技术领域】，更为具体地讲，涉及一种相冗余容错结构的三相逆变器开路故障检测方法。
【背景技术】
[0002]近年来，由电压型逆变器供电的电机驱动系统在电动汽车上得到了大量应用，但是其中的逆变器却极易发生故障。为了提高电动汽车的安全性和可靠性，需要对逆变器的故障进行实时有效的检测、定位和隔离，并采取容错控制。
[0003]为了不降低系统性能，目前使用最为广泛的是在三相逆变器采用相冗余容错结构。图1是相冗余容错结构的三相逆变器示意图。如图1所示，相冗余容错结构的三相逆变器中，Tl~T6六个开关管组成三相逆变器，T7、T8组成冗余的第四个桥臂11，用于隔离故障相的三个双向晶闸管12，用来切换第四个桥臂的三个双向晶闸管13。三相逆变器正常工作时，第四个桥臂不参与工作；发生故障时，用第四个桥臂11接替故障相继续工作。图2是基于相冗余容错结构的电机驱动控制器的系统框图。如图2所示，基于相冗余容错结构的电机驱动控制器包括，矢量控制模块21、SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation,空间矢量脉宽调制)调制模块22、相冗余容错逆变器23、电机24、速度传感器25、电流传感器26和开路故障检测模块27。
[0004]实现容错控制的前提是对逆变器故障进行检测。目前，针对逆变器开关管短路故障已经进行了大量的实质性工作，而开关管的开路故障并没有得到应有的重视，因为开路故障发生后并不会导致系统马上停机，但是它可能导致其他逆变器组件的二次故障，最后给系统带来高额的维修成本。
[0005]针对逆变器开关`管的开路故障，目前主要的研究方向之一是基于电压的故障检测方法。图3是基于电压的逆变器开关管开路故障检测方法示意图。如图3所示，基于电压的逆变器开关管开路故障检测方法包括以下步骤:
[0006](I)将两相静止坐标系下的参考电压ua、U0 (通常由电机期望转速极理论换算得到)经过Clark坐标变换转化为三相参考电压ua、ub、u。，将两相静止坐标系下的期望电压u U；(由矢量控制模块根据电机期望转速:GT:、电机实际转速、电机三相电流得到)经过Clark坐标变换转化为三相期望电β u u;、U:
【权利要求】
1.一种相冗余容错结构的三相逆变器开路故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤:51:从电机驱动闭环控制系统中获得期望电压~ 4，然后将\ 4经过Clark坐标变换转化为三相参考电压<、<、K- 52:计算检测变量dn:
2.根据权利要求1所述的三相逆变器开路故障检测方法，其特征在于，所述故障定位表一中存在三种故障可能性的故障采用以下方法进一步定位: 将确定发生开路故障的开关管所在的桥臂用冗余的第四个桥臂来替代，重新获取期望电压计算得到故障指示D' n，根据故障定位表二查找定位发生开路故障的开关管。
3.根据权利要求1所述的三相逆变器开路故障检测方法，其特征在于，所述三相期望电压的平均值<?:〉，三相电圧以1的绝对值的平均值〈|<|〉的计算公式为:
4.根据权利要求1所述的三相逆变器开路故障检测方法，其特征在于，所述检测变量阈值 kf0.08, kd=0.93。
【文档编号】G01R31/02GK103869208SQ201410081812
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】凡时财, 刘晓龙, 邹见效, 徐红兵 申请人:电子科技大学