三电平逆变器功率管开路故障诊断.pdf

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1、第28卷第2l期262008年7月25H中国电机工程学报ProceedingsoftheCSEE、，0I．28No．2lJul．25。2008@2008Chin．Soc．forElec．Eng文章编号：0258—8013(2008)21．0026-07中图分类号：TM464文献标识码：A学科分类号：470．40三电平逆变器的功率管开路故障诊断汤清泉1，颜世超1，卢松升2，刘正之1(1．中国科学院等离子体物理研究所，安徽省合肥市23003l；2．中国人民解放军炮兵学院远程火炮和兵器工程系，安徽省合肥市230031)open·circuitFaultD

2、iagn峭isof7Ih璐istorinTh聆e-leVelInVerter吖州GQing—quanl，w州Shi—cha01，LUSong—shen92，LIUZheng．zhil(1．In5；tituteofPlasmaPhysics，ChineseAcademyofSciences，Hefei23003l，AnhuiPmvince，Cllina；2．NewStarInstitllteofAppliedTechnology，Hu锄gsh锄Road，Hefei23003l，AnhuiProvirIce，Ctlina)ABSTRACT．Duetom

3、eadV柚tagessuch勰low0utputdistortionandlowswitchinglosses，three—leVelinVenerattmctsgreatattentionsinalongperiod，inthemeanwhiIc，thediagnosisaboutmefaultofconvenersisttleprerequisiteoftllereliableandeffectiveoperationofconveners．11hmughanalysisandsimulation，thispaperdidsomeresearc

4、habouttheopen—circuitfaultdiagnosisoftransistorsinttlree—leVelinVerter．Usingmethrce—leveldiode—clampedinvenerasanexample，operalionmodeandbehaviorpattemsofinvenerunderopen—circuitfaults“uationwereanalyzed．TheconceptoffaultdiagnosisusingoutputPWMvoItageandpolarityofoutputcurrent

5、wasaIsointmduced．TIII．oughsimulationalldexperiment，t11evalidityofthismethodwaStestifIed．Comparingto山efb哪ermethodspmposed，tllismethodhastheadVantagesofquickresponsetofaultandtli曲reliability．KEYWORDS：powerelec仰Ilics：three．1evel；inverter；opcn-cifcuitfault：faultdiagnosis；outImt州矿M

6、voltage摘要：三电平变换器冈其输}n谐波小、开关虑力低等优点而受到广泛关注，而对变换器故障情况的诊断处理是变换器能可靠、高效运行的前提。该文针对三电平变换器的拓扑，通过理论分析和仿真实验，对变换器中的各功率管开路故障诊断进行研究。以二极管钳位一电平半桥逆变器为例，分析i电平变换器在功率管开路下的电路丁作情况及故障表现形式，并由此提出根据检测逆变器输出侧PwM电压和输f}j电流极性来诊断功率管开路故障的故障识别方案。最后通过仿真和实验验证该方法的正确性和有效性。该方法相对于已往的功率管开路故障诊断方法，具有诊断迅速、可靠性高的优点。基金项目：国

7、家“九五”重点科技攻关项目(1998【1303J)．1(eyPmjectoftheNa6咖alNinth—Five恸R雠眦hProgram辩ofChi啦(1998【1303】)．关键词：电力电子；三电平；逆变器；开路故障；故障诊断；交流侧PwM电压0引言电源在运行过程中，常出现由于过流、过压、元器件过热等情况造成的电源故障。其中，由于功率管工作在高频状态，损耗较大，发热严重，发生故障的概率最大，并且以功率管的开路和直通最为常见。功率管的直通后果是主电路短路，很大的短路电流会在瞬间产生。因此对于功率管直通的故障，需要在微秒量级的时问内给予排除。目前的

8、主要手段是检测绝缘门极双极型晶体管发射极与集电极问电压来判断有无短路。若出现短路电流，则多采用降栅压和慢关断及综合保护法米