一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法与流程

技术特征：
1.一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，所述功率变换器包括开关管、电流传感器，其特征在于，所述诊断方法包括以下步骤：构建开关管故障状态二进制信息表；获取励磁区间代码；获取所述电流传感器的观测电流值；将所述励磁区间代码、所述观测电流值输入所述故障特征值i
csm
的计算式，得到故障特征值i
csm
；将故障特征值i
csm
输入符号函数，得到故障特征值检测所述开关管的信号值，获得各相绕组的工作状态；用故障特征值及各相绕组的工作状态对照所述开关管故障状态二进制信息表，得到开关管故障状态。2.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，其特征在于，构建开关管故障状态二进制信息表包括以下步骤：预设励磁区间及各励磁区间的代码；选取故障特征；构建所述故障特征值i
csm
的计算式；计算所述故障特征值i
csm
；将故障特征值i
csm
输入符号函数，得到故障特征值构建开关管故障状态与故障特征值的对应关系；建立开关管故障状态二进制信息表。3.根据权利要求2所述的一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，其特征在于，所述开关磁阻电机的每个转子周期内平均划分3个所述励磁区间，即励磁区间i、励磁区间ii、励磁区间iii，且所述励磁区间i的代码r1＝1，所述励磁区间ii的代码r2＝2，所述励磁区间iii的代码r3＝3。4.根据权利要求3所述的一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，其特征在于，所述开关磁阻电机为三相电机，包括功率变换器、a相绕组、b相绕组、c相绕组，所述功率转换器包括直流母线电容c、二极管，所述开关管包括开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、开关管s5、开关管s6，所述二极管包括二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6；所述直流母线电容c的正极分别与所述开关管s1、所述开关管s3、所述开关管s5的一端以及所述二极管d2、所述二极管d4、所述二极管d6的阴极连接并与外部直流电源us的正极共联，所述直流母线电容c的负极分别与所述开关管s2、所述开关管s4、所述开关管s6的一端以及所述二极管d1、所述二极管d3、所述二极管d5的阳极连接并与所述外部直流电源u
s
的负极共联；所述电流传感器包括电流传感器cs1、电流传感器cs2、电流传感器cs3、电流传感器cs4；所述开关管s1的另一端导线正向穿过所述电流传感器cs1后分别与所述二极管d1的阴极和所述a相绕组的一端连接，所述a相绕组的另一端导线正向穿过所述电流传感器cs3后通过导线a
d
、导线as分别与所述二极管d2的阳极、所述开关管s2的另一端连接，所述导线a
d
正向穿过所述电流传感器cs1，所述导线as负向穿过所述电流传感器cs1；
所述开关管s3的另一端导线依次正向穿过所述电流传感器cs1、所述电流传感器cs2后分别与所述二极管d3的阴极和所述b相绕组的一端连接，所述b相绕组的另一端导线依次正向穿过所述电流传感器cs3、所述电流传感器cs4后通过导线b
d
、导线bs分别与所述二极管d4的阳极、所述开关管s4的另一端连接，所述导线b
d
依次正向穿过所述电流传感器cs1和所述电流传感器cs2，所述导线bs依次负向穿过所述电流传感器cs2和所述电流传感器cs1；所述开关管s5的另一端导线正向穿过所述电流传感器cs2后分别与所述二极管d5的阴极和所述c相绕组的一端连接，所述c相绕组的另一端导线正向穿过所述电流传感器cs4后通过导线c
d
、导线cs分别与所述二极管d6的阳极、所述开关管s6的另一端连接，所述导线c
d
正向穿过所述电流传感器cs2，所述导线cs负向穿过所述电流传感器cs2。5.根据权利要求4所述的一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，其特征在于，所述故障特征值i
csm
的计算式如下：i
csa
＝(2-rn)(3-rn)i
cs1
/2 (rn-1)(3-rn)(i
cs1-i
cs2
)
ꢀꢀꢀꢀ
(22)i
csb
＝(rn-2)(rn-1)i
cs1
/2 (rn-1)(3-rn)(i
cs1-i
cs2
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)i
csc
＝(2-rn)(3-rn)i
cs2
/2 (rn-1)(2-rn)(i
cs1-i
cs2
)/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(24)式中，m＝a,b,c；rn表示所在励磁区间的代码，n＝1,2,3；i
cs1
表示电流传感器cs1的观测电流值；i
cs2
表示电流传感器cs2的观测电流值。6.根据权利要求1所述的一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，其特征在于，所述诊断方法还包括以下步骤：将所述故障特征值转换为故障特征值p
m
；构建开关管故障状态与故障特征值p
m
的对应关系；建立开关管故障状态十进制信息表。7.根据权利要求6所述的一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，其特征在于，所述故障特征值转换为故障特征值p
m
的计算式如下：式中，分别为与m相绕组连接的开关管s
k
和s
k 1
的信号值，所述信号值为0或1，k＝1,3,5，m＝a,b,c。8.根据权利要求4所述的一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，其特征在于，获得正常运行情况的相电流包括以下步骤：获取励磁区间代码；获取电流传感器的观测电流值；将所述励磁区间代码、所述观测电流值输入相电流计算式，得到正常运行情况的相电流。9.根据权利要求8所述的一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，其特征在于，所述相电流计算式如下：述相电流计算式如下：
式中，i
a
表示a相绕组相电流，i
b
表示b相绕组相电流，i
c
表示c相绕组相电流，rn表示所在励磁区间的代码，n＝1,2,3；i
cs3
表示所述电流传感器cs3的观测电流值；i
cs4
表示所述电流传感器cs4的观测电流值。10.根据权利要求7所述的一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，其特征在于，各相绕组的工作状态包括励磁状态、续流状态、去磁状态；所述开关管s
k
为斩波管；所述开关管s
k 1
为位置管，表示m相绕组的工作状态；所述励磁状态为(1,1)，所述续流状态为(0,1)，所述去磁状态为(0,0)。

技术总结
本申请提供有一种开关磁阻电机功率变换器故障诊断方法，一是通过设计新的电流传感器放置方式，并划分励磁区间，重新构建了各相电流的计算式，二是根据新的电流传感器放置方式提取故障特征值，并利用符号函数对故障特征值进行二进制数字化处理，然后利用二进制转十进制算法进一步将二进制故障特征值转换成十进制故障特征值，使得开关管不同故障状态之间的故障特征值区别更加显著化、更加适用于工程实际应用情况。本申请不改变不对称半桥拓扑结构，通用性强，不需获取经验性阈值，鲁棒性好，可在线诊断，响应速度快，既可以获得正常运行情况下的各相电流，也可以精确诊断开关管的开路或短路故障状态，具有较好的实用价值。具有较好的实用价值。具有较好的实用价值。


技术研发人员：胡艳芳 孙德博 康智勇 李永建 苏鹏
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/3/25