基于邻相电流的逆变器功率管与电流传感器故障诊断方法

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作   者：

伍珣;  陈春阳;  李凯迪;  成庶;  于天剑;  赵俊栋; 

作者机构：

深圳地铁集团;  中南大学交通运输工程学院; 

关键词：

逆变器;  故障诊断;  电流传感器;  功率管;  邻相电流;  电流轨迹; 

期刊名称：

铁道科学与工程学报

i s s n：

1672-7029

年卷期：

2023 年 20 卷 005 期

页   码：

1939-1950

摘   要：

作为牵引逆变器的关键器件,功率管与电流传感器分别在能量转换与系统控制中扮演着至关重要的角色.然而,在恶劣多变的工作环境下,功率管与电流传感器会出现不同程度的老化或失效,从而引发故障.功率管开路故障与电流传感器零输出故障在某些情况下不仅具有相似的故障特征,而且极易给系统带来严重的后果,其故障诊断是当前的研究重点.目前,仅有少部分故障诊断方法对这2类故障的联合诊断进行了研究,且这些方法尚未考虑牵引逆变器两电流传感器方案下的故障诊断,容易出现故障误诊或漏诊等问题.针对牵引逆变器两电流传感器方案下的复合故障诊断问题,提出一种基于邻相电流的故障特征提取与诊断方法.该方法首先分析两相电流信号在功率管与电流传感器故障下的变化,从而推导故障相电流与邻相电流的准确数学模型.在此基础上,对邻相电流进行平移变换与坐标重构,得到具备故障辨识能力的邻相电流轨迹数学模型.将该模型与已有的电流轨迹相结合,可以对功率管单管开路故障、双管开路故障以及电流传感器零输出故障进行有效区分.验证结果表明,提出的方法在电机处于不同运转状态下是有效、可行的,对于有限电流信号下的牵引逆变器故障诊断具有较好的参考价值.