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专利号: 202210189788X
申请人: 广西水利电力职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于电流检测的单相级联H桥整流器的故障诊断方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤S1,对单相级联H桥整流器进行实时的故障监测,在固定的采样周期内对单相级联H桥整流器的网侧电流进行实时采样,得到单相级联H桥整流器网侧电流实测值;所述单相级联H桥整流器包括若干个H桥;所述单相级联H桥整流器中第i个H桥分为两个桥臂,左侧桥臂定义为a桥臂,右侧桥臂定义为b桥臂;其中VTi1为a桥臂上方的开关管,VDi1为其反向并联二极管;VTi2为a桥臂下方的开关管,VDi2为其反向并联二极管;VTi3为b桥臂上方的开关管,VDi3为其反向并联二极管;其中VTi4为b桥臂下方的开关管,VDi4为其反向并联二极管;

步骤S2,计算无故障情况下单相级联H桥整流器网侧电流,得到单相级联H桥整流器网侧电流计算值;

步骤S3,采用单相级联H桥整流器网侧电流实测值减去单相级联H桥整流器网侧电流计算值得到单相级联H桥整流器网侧电流误差;

步骤S4,根据单相级联H桥整流器网侧电流误差建立单相级联H桥整流器故障诊断模型;

步骤S5,计算单相级联H桥整流器故障诊断模型的值,并将其绝对值与设置的阈值th进行比较,若单相级联H桥整流器故障诊断模型的值的绝对值小于等于设置阈值,则表征单相级联H桥整流器没有发生故障,则返回步骤S1;反之,若单相级联H桥整流器故障诊断模型的值的绝对值大于设置阈值,则表征单相级联H桥整流器发生故障,则转入步骤S6;

步骤S6,根据单相级联H桥整流器故障诊断模型建立单相级联H桥整流器第i个H桥的故障诊断模型,判断单相级联H桥整流器第i个H桥的故障诊断模型的值的正负情况,若单相级联H桥整流器第i个H桥的故障诊断模型的值为正,表征单相级联H桥整流器第i个H桥发生a类故障;若单相级联H桥整流器第i个H桥的故障诊断模型的值为负,表征单相级联H桥整流器第i个H桥发生b类故障;其中,a类故障为第i个H桥的开关管VTi1或开关管VTi4故障,b类故障为第i个H桥的开关管VTi2或开关管VTi3发生故障;

步骤S7,建立开关管的故障诊断函数,根据故障的种类对相应开关管进行检测,当相应开关管的故障诊断函数值为0时,则表征该开关管未发生故障,当相应开关管的故障诊断函数值为1时,则表征该开关管发生故障,如此确定了发生故障的开关管。

2.根据权利要求1所述的一种基于电流检测的单相级联H桥整流器的故障诊断方法,其特征在于:所述步骤S2中单相级联H桥整流器网侧电流的计算方式如下:根据单相级联H桥整流器模型将单相级联H桥整流器网侧电压表达为:

uaibi=kiVdci;

其中,Us为单相级联H桥整流器网侧电压;L为单相级联H桥整流器网侧电感值;iN为单相级联H桥整流器网侧电流;uaibi为单相级联H桥整流器第i个H桥的输出电压;

Vdci为单相级联H桥整流器第i个H桥的输出电压值;ki为单相级联H桥整流器第i个H桥理想的开关函数;

经过积分可以求出单相级联H桥整流器网侧电流iN表达式为:

其中,Em为交流电源幅值;ω为交流电源角频率。

3.根据权利要求2所述的一种基于电流检测的单相级联H桥整流器的故障诊断方法,其特征在于:所述单相级联H桥整流器第i个H桥理想的开关函数ki的计算方式如下:ki=Hai‑Hbi;

其中,Hai为单相级联H桥整流器第i个H桥a桥臂的开关函数;Hbi为单相级联H桥整流器第i个H桥b桥臂的开关函数。

4.根据权利要求3所述的一种基于电流检测的单相级联H桥整流器的故障诊断方法,其特征在于:所述单相级联H桥整流器第i个H桥a桥臂的开关函数Hai是根据单相级联H桥整流器第i个H桥a桥臂的导通情况建立,具体如下:所述单相级联H桥整流器第i个H桥b桥臂的开关函数Hbi是根据单相级联H桥整流器第i个H桥b桥臂的导通情况建立,具体如下:

5.根据权利要求4所述的一种基于电流检测的单相级联H桥整流器的故障诊断方法,其特征在于:根据单相级联H桥整流器第i个H桥的导通情况,采用开关管的导通信号及电流流向表达开关函数逻辑表达式如下:其中,Si1为开关管VTi1的控制信号,控制信号Si1为1时VTi1开关管导通,控制信号Si1为0时开关管VTi1关断;

Si2为开关管VTi2的控制信号,控制信号Si2为1时VTi2开关管导通,控制信号Si2为0时开关管VTi2关断; 表示控制信号Si2取非;

Si3为开关管VTi3的控制信号,控制信号Si3为1时VTi3开关管导通,控制信号Si3为0时开关管VTi3关断;

Si4为开关管VTi4的控制信号,控制信号Si4为1时VTi4开关管导通,控制信号Si4为0时开关管VTi4关断; 表示控制信号Si4取非;

ξ表示单相级联H桥整流器网侧电流实测值is的电流方向,定义如下:

其中,表示ξ取非。

6.根据权利要求2所述的一种基于电流检测的单相级联H桥整流器的故障诊断方法,其特征在于:所述步骤S3中计算值单相级联H桥整流器网侧电流误差具体为:根据步骤S2中单相级联H桥整流器网侧电流iN的表达式将单相级联H桥整流器网侧电流实测值表达为:其中,is为单相级联H桥整流器网侧电流实测值;k′i为单相级联H桥整流器第i个H桥实际的开关函数,由单相级联H桥整流器第i个H桥内各开关管实际导通情况决定;单相级联H桥整流器网侧电流误差的计算方式具体为:其中,为单相级联H桥整流器网侧电流误差;

7.根据权利要求6所述的一种基于电流检测的单相级联H桥整流器的故障诊断方法,其特征在于:所述根据单相级联H桥整流器网侧电流误差建立单相级联H桥整流器故障诊断模型具体为:对单相级联H桥整流器网侧电流误差 进行微分,得到根据电流检测的单相级联H桥整流器故障诊断模型,具体如下:

8.根据权利要求7所述的一种基于电流检测的单相级联H桥整流器的故障诊断方法,其特征在于:所述步骤S6中根据单相级联H桥整流器故障诊断模型建立单相级联H桥整流器第i个H桥的故障诊断模型具体为:在单相级联H桥整流器的开关管无故障的情况下,单相级联H桥整流器第i个H桥实际的开关函数ki与单相级联H桥整流器第i个H桥理想的开关函数k′i恒相等,单相级联H桥整流器故障诊断模型等于0;

在单相级联H桥整流器的开关管发生故障的情况下,单相级联H桥整流器第i个H桥实际的开关函数ki与单相级联H桥整流器第i个H桥理想的开关函数k′i不相等,则单相级联H桥整流器第i个H桥的故障诊断模型为:根据单相级联H桥整流器第i个H桥的故障诊断模型的值的正负情况依次判断每个H桥是否发生故障。

9.根据权利要求5所述的一种基于电流检测的单相级联H桥整流器的故障诊断方法,其特征在于:所述步骤S7中开关管的故障诊断函数具体为: