觀(guān)測器方法在三相逆變器故障診斷中的應用介紹

（a)系統運行時(shí)未出故障相電流的觀(guān)測誤差(b)Q1、Q3或Q5出現基極開(kāi)路故障時(shí)對應相電流觀(guān)測誤差

(c)Q4、Q6或Q2出現基極開(kāi)路故障時(shí)對應相電流觀(guān)測誤差(d)Q1、Q3或Q5出現基極開(kāi)路故障時(shí)對應相電流觀(guān)測誤差（精度放大）

定理1對于系統Σ，如果是由一組方程式（6）來(lái)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(guān)測器的設計

對于故障系統Σ，我們采用如下形式的標準Luenberger觀(guān)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(guān)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(guān)測誤差中檢測并分離出故障，明確定位出發(fā)生基極開(kāi)路故障的GTR。

4仿真結果

從下面的仿真結果可以看出，系統在無(wú)故障情況下，各相電流觀(guān)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(wú)故障相電流觀(guān)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(shí)刻發(fā)生故障，從中可見(jiàn)，當某一相的GTR出現基極開(kāi)路故障時(shí)，其對應相電流觀(guān)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(lái)準確確定故障源。

5結語(yǔ)

盡管控制系統的故障診斷技術(shù)在各方面取得了進(jìn)展，但其在電力電子系統方面的應用研究卻不多見(jiàn)，這與電力電子技術(shù)被廣泛應用的現狀是不協(xié)調的。由于電力電子器件的數學(xué)模型在研究運動(dòng)系統控制的同時(shí)已經(jīng)得到了比較深入的研究，因此將已有的、理論和實(shí)踐上都比較成熟的故障診斷技術(shù)，應用到電力電子方面的故障診斷中，必定會(huì )取得令人滿(mǎn)意的結果，也必定是件很有意義的工作。由于電力電子系統故障必然會(huì )導致系統狀態(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方法來(lái)進(jìn)行這方面的故障診斷，這也是現在尚未開(kāi)展但又可行而有意義的研究方向。本文采用的基于觀(guān)測器的故障診斷方法，從理論分析和仿真結果來(lái)看，都不失為一種行之有效且實(shí)現簡(jiǎn)單的方法，可以直接結合到控制系統中進(jìn)行應用。