四相开关磁阻调速电机功率变换器故障检测技术

       可见，现有的国内、外文献对SRM功率变换器的故障检测与容错控制方案缺乏深入有效的研究。木文以四相不对称半桥型功率变换器为研究对象，根据调速电机处于正常状态、开路与短路故障情况卜直流母线电流的差值，判定是否发生故障及故障类型，再将上述差值的{jd1}值与各相电流作比较，根据比较结果判定故障相，并结合故障时刻该相两功率管通断状态定位出故障元件。该检测方法减少了电流传感器的使用数量，可快速准确地实现故障检测。

2功率变换器故障模式分析   

       本文以四相不对称半桥型功率变换器为研究对象，其主电路结构如图1所示。调速电机每相绕组由两个功率管和两个二极管相连，每相绕组的电压在三态电平间的独立变化。调速电机单相导通时，当两个开关管都处于导通状态时，绕组间压降为+US。当一个开关管导通，另一个处于断开状态时，相电流回流到二极管，储存在磁场中的能量转化为机械能，供电电源与绕组间无电流流通。当两个开关管都处于断开状态时，储存在磁场中的能量部分返回到电源，部分转化为机械能。此时，导通相的电流值为负。   

       给出了调速电机正常运行与故障运行时相电流变化的对比。该表总结了相绕组的上、卜开关管处于不同通断状态下，不同元件发生开路、短路故障时，该相电流的变化。其中，QU为上方功率开关管，QL为卜方功率开关管。从表中可看出，一些情况可以通过上卜功率开关管的通断状态和相电流这两个特征量，诊断出故障类型并定位出故障元件，例如情况②、⑤中的开路故障，情况③、④中的短路故障见表to但一些情况无法确定故障类型及故障元件，因此，对于上述无法确定的情况，木文需引入新的特征量进行故障检测。

3故障检测技术

3.1故障检测特征量   

       为准确检测出表1中无法确定的故障类型及故障元件，木文对采集的信号数据作如卜处理:首先，通过驭动控制器中各功率开关通断状态的信息及各相电流值，估算出调速电机正常运行直流母线电流幅值  (记作iedc，表1所示一个桥臂上卜两个功率开关处于不同通断状态卜的正常电流值。正常运行时估算出的调速电机直流母线电流Led。将与实际测量的直流母线电流值Ld。作对比。如果上述两值出现差值，则说明故障发生。由于仿真实验处于理想运行状态，而调速电机实际运行中测量信号往往容易受到传感器等附加元件的影响，测量值与估算值存在差异。因此，为了避免检测出现错误，木文引入特征量g衡量Ledc与to。的差值进行故障发生的诊断。