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基于桥臂中点电压的双绕组永磁同步电机逆变器及相绕组故障诊断方法
Midpoint Voltage of Bridge Arm Based Fault Diagnosis Method of Inverter and Phase Winding for DSEM
| 作者 | |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | 故障诊断 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 双凸极电磁电机 故障诊断 相绕组开路故障 功率开关开路故障 桥臂中点电压 |
语言:
中文摘要
在电机驱动系统中,相绕组开路(OCFOPW)故障与功率开关两种开路(OCFTOPS)故障类型具有相同的故障特征。然而,目前尚无针对OCFOPW和OCFTOPS两者的诊断方法。为解决这一问题,本文提出一种基于桥臂中点电压的双凸极电磁电机(DSEM)逆变器及相绕组故障诊断方法。首先,基于二极管的单向导通特性和反电动势(EMF)的变化特征,通过在反并联二极管上构建正向电压来实现故障诊断。然后,设置电压阈值以消除器件导通压降导致的误诊断,并改变励磁电流变化率,以确保在反电动势小于电压阈值的情况下实现有效诊断。最后,在一台12/8极双凸极电磁电机上进行的实验验证了所提方法的有效性。
English Abstract
In the motor drive system, there are the same fault characteristics for the open circuit (OC) fault of phase winding (OCFOPW) and the two OC fault types of power switch (OCFTOPS). However, there is no method addressing the diagnosis of both OCFOPW and OCFTOPS. In order to solve this problem, this article proposes a fault diagnosis method of inverter and phase winding for doubly salient electromagnetic motor (DSEM) based on the midpoint voltage of bridge arm. First, based on unidirectional conduction of diode and the variation characteristics of back electromotive force (EMF), fault diagnosis is realized by constructing a forward voltage on the antiparallel diode. Then, a voltage threshold is set to eliminate misdiagnosis caused by the conduction voltage drop on the device, and the variation rate of excitation current is varied to ensure effective diagnosis in the case that the back EMF is less than voltage threshold. Finally, the experiments on a 12/8-pole DSEM validate the effectiveness of the proposed method.
S
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桥臂中点电压的逆变器及相绕组故障诊断方法具有重要的技术参考价值。该方法针对双凸极电磁电机驱动系统,创新性地解决了相绕组开路故障与功率开关开路故障特征相似而难以区分的诊断难题,这一技术思路对我司光伏逆变器和储能变流器的可靠性提升具有借鉴意义。
在技术价值层面,该方法通过构建反并联二极管正向电压并利用反电动势变化特征实现故障定位,避免了传统方法需要额外传感器的弊端,符合我司追求系统集成度和成本优化的产品理念。特别是其设置电压阈值消除器件导通压降误诊断、通过调节励磁电流变化率扩展诊断适用范围的设计思想,对于提升大功率逆变器在复杂工况下的故障诊断准确性具有启发性。这对我司在光储一体化系统、高压直挂储能等应用场景中实现预测性维护、降低系统停机风险有直接助益。
从应用前景评估,该技术已在12/8极电机上完成实验验证,技术成熟度处于原理验证阶段。将其迁移至光伏逆变器的IGBT/SiC功率模块故障诊断,需要克服拓扑差异、开关频率更高、电磁环境更复杂等挑战。但其核心思想——利用系统固有电气特征进行无传感器故障诊断——与我司智能化、数字化发展战略高度契合。
建议我司研发团队深入研究该方法在三电平、多电平拓扑中的适配性,探索将其融入现有逆变器控制算法的可行性,为打造更高可靠性的新能源电力电子装备提供技术储备,进一步巩固我司在全球市场的技术领先优势。