逆变器短路与断路的故障检测

摘要：逆变器由于PWM的非线性导致逆变器难以建模，运用状态空间平均法来对逆变器进行建模使得逆变器的状态方程不在非线性化，实验表明该方法得到的模型的精确度和可靠度是可行的。再者通过建立的模型进行理论分析，可以推出对一组残差及其衍生函数的值设置不同的阈值，可以对逆变器的不同故障进行检测与分离。通过对逆变器的四种故障进行仿真分析，验证了该方法对故障的检测与分离是可行的。

关键词：故障检测与分离;逆变器;状态空间平均法;残差

Abstract：It is difficult to model the inverter due to the nonlinear of PWM. The state-space average method is used to model the inverter so that the state equation of the inverter is not nonlinear. The experiment shows that the accuracy and reliability of the model obtained by this method are feasible. Furthermore，through the theoretical analysis of the established model，different thresholds can be set for the values of a group of residual errors and their derived functions，and different faults of the inverter can be detected and separated. Through the simulation analysis of four kinds of inverter faults，it is proved that the method is feasible to detect and separate faults.

Key words：fault detection and isolation;inverter;state-space average method;residual

1.引言

近年来，随着我国对清洁能源需求的增加，风能光能等能源发电得到快速发展，逆变器作为关键部分被广泛使用。由于开关的开通关断的快速变化及受环境影响大故極易发生故障，因此如何识别所有故障类型并准确定位成为重中之重。

逆变电路的故障诊断理论研究较多，很多理论趋于完善，其相关技术可以分为3种基本类型：基于解析模型的方法、基于信号处理的方法和专家系统法，这三种类型都各有缺点。其中基于解析模型的方法易受模型准确性、系统参数及噪声的影响[1]，专家系统法较依赖于专家的经验知识的获取、庞大知识库和维护复杂[2]，而基于信号处理的诊断方法需要较多计算能力、时间较长和复杂性较高[3]。

目前在国内外应用残差来检测故障的研究也开展了不少，Steven X. Ding教授分别进行了PnP过程监控系统的自适应迭代残差发生器设计[4]和残差集中控制和检测[5]，Y. Wan研究了基于降压和升压变换器的恒流恒压锂电池充电器的故障检测与分析[6]。……