三相電壓源逆變器開路故障診斷方法研究.pdf

1、在電力電子技術(shù)高度發(fā)達的當(dāng)今社會，三相電壓源逆變器VSI（Voltage source inverter）的應(yīng)用領(lǐng)域從小型電器一直到電動汽車、飛機、高壓電廠以及工業(yè)和生產(chǎn)過程中所需的電氣傳動系統(tǒng)，它是電氣能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中不可或缺的一部分。對于任何先進的工業(yè)電氣系統(tǒng)來說，電力電子逆變器的可靠性和安全性是至關(guān)重要的，因此研究逆變器的安全運行和可靠工作對于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性以及避免不必要的損失是非常有意義的。本文主要研究 VSI開路診斷策略，針對普

2、遍研究的電壓法和電流法存在的問題以及缺陷，設(shè)計了新的 VSI開關(guān)管開路故障診斷方法，并完成實驗平臺設(shè)計以及實驗分析驗證。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)為了設(shè)計有效的VSI故障診斷方法，首先分析逆變器運行模式以及其在故障前后基于電流的特征變化和基于電壓的特征變化，為下文研究的策略方法做好鋪墊。
　　(2)為了克服傳統(tǒng)的基于電流矢量頻率的逆變器故障診斷方法不能定位出故障開關(guān)的缺點和提高基于電流的開路故障診斷方法的速度，本文

3、提出了基于電流矢量特征分析的 VSI診斷與定位策略。研究電流矢量瞬時頻率變化特征和瞬時角度變化特征，以及結(jié)合一個基于平均值的變量，在此基礎(chǔ)上完成VSI診斷與定位。
　　(3)為了保證基于電壓的VSI開路故障診斷方法的快速性并且使其具有低成本的特點，本文提出了基于 VSI下功率器件電壓特征分析的方法，提出了基于光耦的特征提取電路，直接對 VSI電壓進行特征進行采集，得到下管電壓特征后，再利用特定的運算得到故障定位信號。
　　(

4、4)最后，設(shè)計了 dSPACE控制的四橋臂容錯逆變器拓撲，設(shè)計了目標(biāo)電流采樣電路和目標(biāo)電壓采樣電路并且完成了基于下管電壓特征分析的診斷電路搭建，最終實現(xiàn)了dSPACE控制的冗余容錯逆變器設(shè)計。
　　實驗和仿真結(jié)果表明：所搭建的基于 dSPACE的四橋臂容錯拓撲有效地完成了所提出的逆變器故障診斷方法的實驗驗證?；陔娏魇噶刻卣鞣治龅?VSI快速故障診斷與定位方法定位出故障開關(guān)需要的最短時間小于15％的電流基波周期，需要的最長時間小于