無刷直流電機逆變器單管開路故障的診斷和定位方法
【專利摘要】本發明公開了一種無刷直流電機逆變器單管開路故障的診斷和定位方法，步驟一、無刷直流電機工作相電壓的實時采集及傳輸；步驟二、判斷無刷直流電機工作相所連接的逆變橋臂是否發生了開路故障：步驟201.所述處理器根據公式計算得到j相的理論電壓信號Vj理論，步驟202.所述處理器將j相的測量電壓信號Vj測量與j相的理論電壓信號Vj理論進行比較，并判斷無刷直流電機工作相j相所連接的逆變橋臂是否有開路故障發生；步驟三、定位逆變橋臂上發生了開路故障的絕緣柵雙極晶體管。本發明方法步驟簡單，實現方便，通用性強，可靠性高。
【專利說明】無刷直流電機逆變器單管開路故障的診斷和定位方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于逆變器【技術領域】，具體涉及一種無刷直流電機逆變器單管開路故障的 診斷和定位方法。
【背景技術】
[0002] 無刷直流電機以其重量輕、體積小、效率高、響應快等優點，得到了廣泛應用。在航 空航天和武器系統領域，由于其應用場合的特殊性，安全性與可靠性尤為重要，容錯控制成 為研究重點。而故障診斷是容錯控制的基礎與關鍵，因此，研究無刷直流電機的故障診斷方 法對提高電機及其驅動系統的可靠性意義重大。
[0003] 現有技術中，有對無刷直流電機功率變換器單管開路故障進行診斷的文獻，例如 作者李文琢、房建成和李海濤，在2013年第33期中國電機工程學報上發表的論文《基于 Buck變換器調壓的無刷直流電機功率變換器單管開路故障診斷》，通過分析故障模式下電 機的工作狀態，使用單電流傳感器對直流母線電流進行采樣，與電機的6個工作狀態相結 合，實現了單管開路故障的檢測與識別。也有對無刷直流電機驅動系統逆變器的開路故障 進行診斷的文獻，例如作者王強，王友仁，張子富等，在2013年第33期中國電機工程學報上 發表的論文《無刷直流電機驅動系統逆變器的開路故障診斷》，針對上橋臂PWM調制、下橋 臂常開調制方式下的逆變器開路故障，通過分析逆變器在正常工作與開路故障兩種狀態下 導通相繞組的線電壓，綜合相鄰兩個工作模式下的故障狀態定位具體的開路開關管。但是， 現有技術中對無刷直流電機逆變器單管開路故障的診斷和定位方法局限于特定的Buck變 換器調壓驅動或者上橋臂PWM調制下橋臂常開調制方式，其通用性不強。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種無刷直流 電機逆變器單管開路故障的診斷和定位方法，其方法步驟簡單，實現方便，通用性強，可靠 性高。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種無刷直流電機逆變器單管 開路故障的診斷和定位方法，所述逆變器包括第一逆變橋臂、第二逆變橋臂和第三逆變橋 臂，所述第一逆變橋臂由串聯的第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管?\和第一下橋臂絕緣柵雙極 晶體管Τ 4組成，所述第二逆變橋臂由串聯的第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ3和第二下橋臂 絕緣柵雙極晶體管Τ 6組成，所述第三逆變橋臂由串聯的第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ5和 第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ 2組成，所述無刷直流電機的a相與所述第一逆變橋臂上第 一上橋臂絕緣柵雙極晶體管?\和第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管T 4的連接端相接，所述無刷 直流電機的b相與所述第二逆變橋臂上第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ3和第二下橋臂絕 緣柵雙極晶體管Τ 6的連接端相接，所述無刷直流電機的c相與所述第三逆變橋臂上第三上 橋臂絕緣柵雙極晶體管!^和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ 2的連接端相接；其特征在于該 方法包括以下步驟：
[0006] 步驟一、無刷直流電機工作相電壓的實時采集及傳輸：電壓檢測器對無刷直流電 機工作相j相的電壓進行實時檢測并將所檢測到的j相的測量電壓信號'?輸出給處理 器，所述處理器與電壓檢測器相接；其中，j的取值為a、b或c ;
【權利要求】
1. 一種無刷直流電機逆變器單管開路故障的診斷和定位方法，所述逆變器包括第一逆 變橋臂、第二逆變橋臂和第三逆變橋臂，所述第一逆變橋臂由串聯的第一上橋臂絕緣柵雙 極晶體管?\和第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管T 4組成，所述第二逆變橋臂由串聯的第二上橋 臂絕緣柵雙極晶體管Τ3和第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ 6組成，所述第三逆變橋臂由串聯 的第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ5和第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ 2組成，所述無刷直流 電機的a相與所述第一逆變橋臂上第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管?\和第一下橋臂絕緣柵 雙極晶體管Τ 4的連接端相接，所述無刷直流電機的b相與所述第二逆變橋臂上第二上橋臂 絕緣柵雙極晶體管T3和第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管T 6的連接端相接，所述無刷直流電機 的c相與所述第三逆變橋臂上第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ5和第三下橋臂絕緣柵雙極 晶體管Τ 2的連接端相接；其特征在于該方法包括以下步驟： 步驟一、無刷直流電機工作相電壓的實時采集及傳輸：電壓檢測器對無刷直流電機工 作相j相的電壓進行實時檢測并將所檢測到的j相的測量電壓信號'?輸出給處理器，所 述處理器與電壓檢測器相接；其中，j的取值為a、b或c ; 步驟二、判斷無刷直流電機工作相所連接的逆變橋臂是否發生了開路故障，具體過程 為： 步驟201、所述處理器根據公式
_E計算得到j相的理論電壓信 號Vjaife ;其中，CH為無刷直流電機工作相j相所連接的逆變橋臂上的上橋臂絕緣柵雙極晶 體管的控制信號，且CH的取值為1或0, & = 1為控制無刷直流電機工作相j相所連接的逆 變橋臂上的上橋臂絕緣柵雙極晶體管導通，CH = 0為控制無刷直流電機工作相j相所連接 的逆變橋臂上的上橋臂絕緣柵雙極晶體管關斷
為CH邏輯取反；q為無刷直流電機工 作相j相所連接的逆變橋臂上的下橋臂絕緣柵雙極晶體管的控制信號，且Q的取值為1或 0, Q = 1為控制無刷直流電機工作相j相所連接的逆變橋臂上的下橋臂絕緣柵雙極晶體管 導通，Q = 0為控制無刷直流電機工作相j相所連接的逆變橋臂上的下橋臂絕緣柵雙極晶 體管關斷
為Q邏輯取反；SHS無刷直流電機工作相j相所連接的逆變橋臂上的上橋臂 絕緣柵雙極晶體管的工作區間信號，且SH的取值為1或0, SH = 1為無刷直流電機工作相j 相所連接的逆變橋臂上的上橋臂絕緣柵雙極晶體管工作的120°區間，SH = 0為無刷直流 電機工作相j相所連接的逆變橋臂上的上橋臂絕緣柵雙極晶體管不工作的區間為無刷 直流電機工作相j相所連接的逆變橋臂上的下橋臂絕緣柵雙極晶體管的工作區間信號，且 &的取值為1或0, & = 1為無刷直流電機工作相j相所連接的逆變橋臂上的下橋臂絕緣 柵雙極晶體管工作的120°區間，& = 0為無刷直流電機工作相j相所連接的逆變橋臂上 的下橋臂絕緣柵雙極晶體管不工作的區間；E為所述逆變器所連接的直流電源電壓； 步驟202、所述處理器將j相的測量電壓信號Vj3?與j相的理論電壓信號Vjaife進行比 較，當彡ε時，判斷為無刷直流電機工作相j相所連接的逆變橋臂無開路故 障發生，返回步驟一；當論|>ε時，判斷為無刷直流電機工作相j相所連接的逆 變橋臂發生了開路故障，執行步驟三；其中，ε為電壓測量誤差； 步驟三、定位逆變橋臂上發生了開路故障的絕緣柵雙極晶體管：當第一逆變橋臂發生 了開路故障時，所述處理器根據公式
和公式
計算第一 上橋臂絕緣柵雙極晶體管?\的工作狀態Fi和第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管T4的工作狀態 F4，并根據匕和F4的計算結果定位第一逆變橋臂上發生了開路故障的絕緣柵雙極晶體管； 當匕=1時，判斷為第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管?\發生了開路故障；當F 4 = 1時，判斷 為第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管T4發生了開路故障； 當第二逆變橋臂發生了開路故障時，所述處理器根據公式
公式
計算第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ3的工作狀態F 3和第二下橋臂絕緣 柵雙極晶體管T6的工作狀態F6，并根據F3和F6的計算結果定位第二逆變橋臂上發生了開 路故障的絕緣柵雙極晶體管；當F3 = 1時，判斷為第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管T3發生了 開路故障；當F6 = 1時，判斷為第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ6發生了開路故障； 當第三逆變橋臂發生了開路故障時，所述處理器根據公式
：卩公式
計算第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ5的工作狀態F 5和第三下橋臂絕緣 柵雙極晶體管T2的工作狀態F2，并根據F5和F2的計算結果定位第三逆變橋臂上發生了開 路故障的絕緣柵雙極晶體管；當F5 = 1時，判斷為第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管τ5發生了 開路故障；當F2 = 1時，判斷為第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管τ2發生了開路故障； 其中，Ci為絕緣柵雙極晶體管Ti的控制信號，且Ci的取值為1或0，Ci = 1為控制絕緣 柵雙極晶體管Ti導通，Ci = 0為控制絕緣柵雙極晶體管Ti關斷；f為Ci邏輯取反；Si為絕 緣柵雙極晶體管Ti的工作區間信號，且Si的取值為1或0, Si = 1為絕緣柵雙極晶體管Ti 工作的120°區間，Si = 0為絕緣柵雙極晶體管Ti不工作的區間；Fim為Ci = 1時絕緣柵雙 極晶體管Ti的工作狀態，且Fim的取值為1或0, Fim = 1為Ci = 1時絕緣柵雙極晶體管Ti 處在開路故障狀態，Fim = 0為Ci = 1時絕緣柵雙極晶體管Ti處在正常導通狀態；i為1? 6的自然數。
2. 按照權利要求1所述的無刷直流電機逆變器單管開路故障的診斷和定位方法，其特 征在于：所述第一上橋臂絕緣柵雙極晶體管?\由反并聯的絕緣柵雙極晶體管％和二極管0 1 組成，所述第一下橋臂絕緣柵雙極晶體管Τ4由反并聯的絕緣柵雙極晶體管Q4和二極管D4組 成，所述第二上橋臂絕緣柵雙極晶體管T 3由反并聯的絕緣柵雙極晶體管Q3和二極管D3組 成，所述第二下橋臂絕緣柵雙極晶體管T 6由反并聯的絕緣柵雙極晶體管Q6和二極管D6組 成，所述第三上橋臂絕緣柵雙極晶體管T 5由反并聯的絕緣柵雙極晶體管Q5和二極管D5組 成，所述第三下橋臂絕緣柵雙極晶體管τ 2由反并聯的絕緣柵雙極晶體管Q2和二極管D2組 成。
3. 按照權利要求1所述的無刷直流電機逆變器單管開路故障的診斷和定位方法，其特 征在于：步驟202中ε的取值為0.5V?IV。
【文檔編號】G01R31/02GK104155564SQ201410431375
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】賀虎成 申請人:西安科技大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
