基于觀測器的方法在三相逆變器故障診斷中的應用

32三相逆變器的故障模型

對于上述逆變器，根據(jù)前面的討論可知，它可能發(fā)生的故障主要是F5或F6。其中當出現(xiàn)F6時，由于會立即出現(xiàn)電源間短路，保護電路會迅速起動，關閉系統(tǒng)的運行，因此對其進行故障檢測和分離的意義不大。下面我們針對F5進行分析。

當逆變器某一個晶體管出現(xiàn)基極開路故障時（以Q3為例），負載電流將不再為正弦波形。如果此時相電流iL2>0，則iL2無法連接到電源的正端，而只能夠通過Q6的旁路二極管連接到電源的負端，從而iL2迅速衰減到0。在這個過程中，電流控制器的輸出要增大以補償iL2的衰減。當電流回到負半周時，Q3不再起作用，系統(tǒng)正常工作。這樣，從整個運行周期來看，故障相電流將在負載上產(chǎn)生直流分量，對系統(tǒng)運行是有害的，應該排除故障。設逆變器各相產(chǎn)生的PWM控制電壓為ui=Vi(i=1,2,3)，則當某相上臂GTR出現(xiàn)基極開路故障時，該相控制電壓變?yōu)椋?img onload="if(this.width>620)this.width=620;" onclick="window.open(this.src)" style="cursor:pointer" height="29" src="http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20130823/162438_2_0.jpg" width="103" style="zoom: 1" alt="" />而當其中一相下臂GTR出現(xiàn)基極開路故障時，該相控制電壓為：因此，系統(tǒng)在故障情形下，狀態(tài)方程為：其中fi(t)(i=1,2,…,k,k=6)表示Qi基極開路時的故障向量見式（6）：

對于由式（4）（5）組成的系統(tǒng)Σ，我們有如下定義和定理。

定義1對于系統(tǒng)Σ，當它只發(fā)生單故障時，如果對于ik，jk，i≠j，fi(t)引起的系統(tǒng)響應Yi(t)與fj(t)引起的系統(tǒng)響應Yj(t)不相同，即Yi(t)≠Yj(t)，則稱故障向量fi(t)和故障向量fj(t)是可區(qū)分的。如果任意兩個向量是可區(qū)分的，則稱系統(tǒng)為單故障源可隔離的。

圖3系統(tǒng)運行時正常與故障相電流觀測誤差