一种用于级联H桥变流器的IGBT开路故障检测方法及装置与流程

技术特征：
1.一种用于级联h桥变流器的igbt开路故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，获取第i组h桥单元所有igbt的触发信号s
mi
、第i组h桥单元的直流电容电压v
ci
以及变流器输出电压v
o
，并计算出故障电压外特性δv
′
，δv
′
为所有h桥单元理论输出的电压值与实际输出的电压值之差；其中，i＝1,
…
,n，n为h桥单元数量，m＝1,2,3,4；s2，根据δv
′
与v
ci
以及igbt导通电压v
p
之间的关系，对δv
′
进行整定得到δv，δv为v
ci
的整数倍；s3，根据整定后的δv、触发信号s
mi
、直流电容电压v
ci
以及变流器输出电流i
o
，得到每组h桥单元各igbt的故障状态变量，所述故障状态变量包括故障、非故障、无法判定三种状态；s4，对所述故障状态变量进行积分，将积分量与阈值进行比较，从而判定第i组h桥单元第m号igbt是否发生开路故障。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s1中，故障电压外特性δv
′
为：其中，m＝1,2,3,4分别对应h桥单元的左上臂、左下臂、右上臂、右下臂igbt。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s2中，整定后的δv为：其中，σ为最大导通压降，且σ＝2nv
p
。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述s3中，当i
o
<0时，则γ
14,i
＝0，γ
1,i
＝0，γ
4,i
＝0；当i
o
<0时，若s
2i
＝0，则γ
2,i
＝0；若s
2i
＝1，δv＝-v
ci
，则γ
2,i
＝1；若s
2i
＝1，δv≠-v
ci
，则γ
2,i
＝-1；当i
o
<0时，若s
2i
和s
3i
不同时为1，则γ
23,i
＝0；若s
2i
＝1，s
3i
＝1，δv＝-2v
ci
，则γ
23,i
＝1；若s
2i
＝1，s
3i
＝1，δv≠-2v
ci
，则γ
23,i
＝-1；当i
o
<0时，若s
3i
＝0，则γ
3,i
＝0；若s
3i
＝1，δv＝-v
ci
，则γ
3,i
＝1；若s
3i
＝1，δv≠-v
ci
，则γ
3,i
＝-1；当i
o
>0时，则γ
23,i
＝0，γ
2,i
＝0，γ
3,i
＝0；当i
o
>0时，若s
1i
＝0，则γ
1,i
＝0；若s
1i
＝1，δv＝v
ci
，则γ
1,i
＝1；若s
2i
＝1，δv≠v
ci
，则γ
1,i
＝-1；当i
o
>0时，若s
1i
和s
4i
不同时为1，则γ
14,i
＝0；若s
1i
＝1，s
4i
＝1，δv＝2v
ci
，则γ
14,i
＝1；若s
1i
＝1，s
4i
＝1，δv≠2v
ci
，则γ
14,i
＝-1；当i
o
>0时，若s
4i
＝0，则γ
4,i
＝0；若s
4i
＝1，δv＝v
ci
，则γ
4,i
＝1；若s
4i
＝1，δv≠v
ci
，则γ
4,i
＝-1；其中，γ
p,i
表示所述故障状态变量，p＝1,2,3,4,14,23；p＝1,2,3,4时，γ
p,i
＝1,-1,0分别表示第i组h桥单元第p号igbt发生故障、未发生故障、无法判定是否发生故障；γ
14,i
＝1,-1,0分别表示第i组h桥单元第1号和第4号igbt同时发生故障、未同时发生故障、无法判
定是否同时发生故障；γ
23,i
＝1,-1,0分别表示第i组h桥单元第2号和第3号igbt同时发生故障、未同时发生故障、无法判定是否同时发生故障。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述s4包括：s41，对所述故障状态变量进行积分，得到积分量l
i
和d
m,i
；其中，k比例常数，取正数；s42，计算阈值δ1和δ2：其中，t
c
为载波周期，θ为载波移相角；s43，若l
i
≥δ1，则判定第i组h桥单元发生开路故障；若d
m,i
≥δ2，则判定第i组h桥单元第m号igbt发生开路故障。6.根据权利要求1或5所述方法，其特征在于，在完成h桥单元故障定位后，再进行igbt故障定位。7.一种用于级联h桥变流器的igbt开路故障检测装置，其特征在于，包括：模型计算模块，用于获取第i组h桥单元所有igbt的触发信号s
mi
、第i组h桥单元的直流电容电压v
ci
以及变流器输出电压v
o
，并计算出故障电压外特性δv
′
，δv
′
为所有h桥单元理论输出的电压值与实际输出的电压值之差；其中，i＝1,
…
,n，n为h桥单元数量，m＝1,2,3,4；整定模块，用于根据δv
′
与v
ci
以及igbt导通电压v
p
之间的关系，对δv
′
进行整定得到δv，δv为v
ci
的整数倍；积分判定模块，用于根据整定后的δv、触发信号s
mi
、直流电容电压v
ci
以及变流器输出电流i
o
，得到每组h桥单元各igbt的故障状态变量，所述故障状态变量包括故障、非故障、无法判定；以及对所述故障状态变量进行积分，将积分量与阈值进行比较，从而判定第i组h桥单元第m号igbt是否发生开路故障。

技术总结
本发明公开了一种用于级联H桥变流器的IGBT开路故障检测方法及装置，属于电气工程技术领域。本发明通过变流器控制系统获取IGBT的触发信号和H桥单元的直流电容电压，得到所有H桥单元理论输出的电压值，并与实际输出的电压值相减得到故障电压外特性；再根据故障电压外特性以及输出电流得到故障状态变量，通过设置积分与阈值来判定H桥单元和IGBT是否发生开路故障。如此，本发明能够在半个基波周期附近完成开路故障检测，同时能够忍受多种噪声干扰，不会发生误判；同时，本发明无需通过传感器采样每个H桥单元的输出电压，能够节省传感器成本。本。本。


技术研发人员：肖遥遥 左文平 沈煜 韩鸣宇 胡伟 张港华 文劲宇 杨帆 杨志淳
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2021.09.09
技术公布日：2022/1/13