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觀測器方法在三相逆變器故障診斷中的應用介紹

作者: 時間:2012-08-22 來源:網絡 收藏

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/160067.htm

(a)系統(tǒng)運行時未出相電流的誤差(b)Q1、Q3或Q5出現基極開路時對應相電流誤差

(c)Q4、Q6或Q2出現基極開路時對應相電流誤差(d)Q1、Q3或Q5出現基極開路故障時對應相電流觀測誤差(精度放大)

定理1對于系統(tǒng)Σ,如果是由一組方程式(6)來描述的故障向量,則Σ是單故障可隔離的。

證明:對一組方程式(6)所描述的向量,顯然對于任意ik,jk,i≠j,(k=6),由于fi(t)≠fj(t),因此各自引起的系統(tǒng)響應有Yi(t)≠Yj(t),所以根據定義1可知Σ是單故障可隔離的。

33故障觀測器的設計

對于故障系統(tǒng)Σ,我們采用如下形式的標準Luenberger觀測器。=A+Bu+D(y-)=A+Bu+D(Cx-C)則可以得到:ex(t)=(A-DC)ex+fi(t),ey=Cex,其中ex=x-,ey=y-。我們設計的目標是選擇合適的矩陣D使得A-DC為穩(wěn)定矩陣。設D=[D1D2}T,D1,D2∈R3×3則:A-DC=(8)

從式(8)可以看出,如果我們取D1=I3,D2=dI3(d>0),則觀測器是收斂的。從而得到誤差方程的解為:ex(t)=e(A-DC)ex(0)+e(A-DC)(t-τ)fi(τ)dτ→e(A-DC)(t-τ)fi(τ)dτ(9)ey(t)=Ce(A-DC)ex(0)+Ce(A-DC)(t-τ)fi(τ)dτ→Ce(A-DC)(t-τ)fi(τ)dτ(10)

所以,如果fi(t)=0,ex(t)→0,ey(t)→0;如果fi(t)≠0,則根據定理1,我們可以從輸出的觀測誤差中檢測并分離出故障,明確定位出發(fā)生基極開路故障的GTR。

4仿真結果

從下面的仿真結果可以看出,系統(tǒng)在無故障情況下,各相電流觀測誤差均能夠快速收斂到0。即使某一相發(fā)生F5型故障,其他無故障相電流觀測誤差仍然不受影響地收斂到0〔圖3(a)〕。圖3(b)、圖3(c)和圖3(d)中在1s時刻發(fā)生故障,從中可見,當某一相的GTR出現基極開路故障時,其對應相電流觀測誤差將迅速發(fā)生突變,且突變方向表示了上臂GTR故障和下臂GTR故障之間的不同,因此可以用來準確確定故障源。

5結語

盡管控制系統(tǒng)的故障技術在各方面取得了進展,但其在電力電子系統(tǒng)方面的研究卻不多見,這與電力電子技術被廣泛的現狀是不協(xié)調的。由于電力電子器件的數學模型在研究運動系統(tǒng)控制的同時已經得到了比較深入的研究,因此將已有的、理論和實踐上都比較成熟的故障技術,到電力電子方面的故障中,必定會取得令人滿意的結果,也必定是件很有意義的工作。由于電力電子系統(tǒng)故障必然會導致系統(tǒng)狀態(tài)與輸出量中各基波量和諧波量的變化,因此,如果采用基于信息處理的故障診斷來進行這方面的故障診斷,這也是現在尚未開展但又可行而有意義的研究方向。本文采用的基于觀測器的故障診斷,從理論分析和仿真結果來看,都不失為一種行之有效且實現簡單的,可以直接結合到控制系統(tǒng)中進行應用。


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