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电动汽车驱动 故障诊断 ★ 5.0

基于临界区共性特征的逆变器开路故障诊断方法

Open-Circuit Fault Diagnosis Method for Inverters Based on Common Characteristics in Critical Region

作者 Bo Liu · Tingna Shi · Guozheng Zhang · Yan Yan · Changliang Xia
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2025年2月
技术分类 电动汽车驱动
技术标签 故障诊断
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 功率开关开路故障 临界特征 故障诊断 三相电流绝对值平均值 泛化能力
语言:

中文摘要

功率开关开路故障是电机驱动系统中常见的故障类型之一。准确、快速地诊断开路故障十分重要。控制器的调节往往会破坏故障电流特征的规律性。控制参数的多种可能性会削弱某些故障诊断方法的泛化能力,即降低诊断方法的准确性。本文首次提出临界特征(CC)的概念,为面对多种可能性干扰因素时的特征提取和准则设定提供了理论基础。然后,将三相电流绝对值的平均值作为临界特征用于诊断逆变器的开路故障。最后,实验结果表明,所提出的方法对不同控制参数具有较强的泛化能力,对噪声和各种负载的敏感性较低,且诊断速度快。

English Abstract

Open-circuit fault of power switch is one of the common fault types in motor drive system. Diagnosing open-circuit fault accurately and quickly is very important. The regulation by controller often impairs the regularity of faulty current characteristics. The multipossibility of the control parameters will weaken the generalization ability for some fault diagnosis methods, which means that the accuracy of the diagnostic method is reduced. In this article, the concept of critical characteristics (CC) is proposed for the first time, which provides the theoretical basis for extracting characteristic and setting criterion in facing multipossibility disturbance factors. Then, the average value of three-phase current absolute value is used as CC for diagnosing open-circuit fault of inverter. Finally, experimental results show that the proposed method has strong generalization ability for different control parameters, low sensitivity for noise and various load, and high diagnostic speed.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的基于临界特征的逆变器开路故障诊断方法具有重要的工程应用价值。在光伏逆变器和储能变流器系统中,功率开关器件的开路故障是最常见的失效模式之一,直接影响系统可靠性和发电效率。传统诊断方法往往受控制参数多样性的制约,泛化能力不足,而该方法通过提取"临界特征"这一创新概念,有效解决了控制器调节对故障电流特征规律性的干扰问题。

该技术的核心优势在于其强泛化能力和鲁棒性。采用三相电流绝对值平均值作为临界特征,使诊断方法对不同控制参数、噪声干扰和负载变化表现出低敏感性,这对于阳光电源面向全球市场、应对多样化应用场景(如集中式光伏电站、工商业储能、户用系统等)具有显著意义。快速诊断能力还能有效缩短故障响应时间,减少系统停机损失,提升运维效率。

从技术成熟度评估,该方法已通过实验验证,但向产品化应用转化仍需考虑几个关键问题:一是如何与阳光电源现有的智能运维平台iSolarCloud深度集成,实现远程诊断和预测性维护;二是在大功率、多电平拓扑结构(如1500V系统)中的适用性验证;三是与功率器件老化、温度漂移等长期退化机制的协同诊断。

这项技术为阳光电源在产品差异化竞争中提供了新机遇,特别是在高可靠性要求的应用场景(如海上光伏、极端气候地区),可作为增强型故障诊断功能的技术储备,进一步巩固公司在逆变器智能化领域的技术领先地位。