双级矩阵变换器故障诊断策略研究

作     者：唐亚辉 

作者单位：湘潭大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓文浪;张小平

授予年度：2017年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：TSMC 故障诊断 空间矢量调制 故障特征 开关组误差电压 

摘      要：双级矩阵变换器(TSMC)具有功率因数可调、输入输出性能优良、能量双向流动及结构紧凑等优点,在电力系统、电力传动等领域具有较大的应用前景,这些应用场合都需要系统能长期稳定、可靠地运行。然而,TSMC由于功率开关数量多、工作环境复杂等原因其发生故障的概率较大,阻碍了TSMC的市场化应用。因此,对TSMC进行故障诊断研究使其在故障后能及时的得到保护具有很大的研究意义。本文运用电压法对TSMC功率开关故障进行研究。本文的主要研究内容如下:首先,本文介绍了课题的研究背景和意义,并分别对基于电流法和基于电压法的常规矩阵变换器(CMC)和TSMC的故障诊断方法进行了详细分析。介绍了TSMC的拓扑结构以及输入输出之间的函数关系,并对整流级和逆变级双空间矢量调制下TSMC的工作原理进行了分析。其次,分别对TSMC正常和发生故障后的运行模式进行了分析,根据故障后负载电流的流向,分别得到了整流级和逆变级功率开关开路后TSMC输出相电压的故障特征,并总结了两者之间故障特征的异同。针对整流级和逆变级开关故障有时会产生相同的输出相电压故障特征而难以准确定位故障开关,结合逆变级空间矢量调制的特点,本文提出了在逆变级与故障开关同层桥臂有两个开关导通时,根据此时的开关组误差电压个数以及开关状态定位故障开关的方法。所提诊断方法具有诊断准确、无需检测直流侧电压、诊断速度快、实现简单等优点。搭建了基于所提诊断方法的仿真模型,仿真结果验证了所提诊断方法的正确性。最后,搭建了TSMC故障诊断的实验平台,详细介绍了主开关的选取、缓冲电路、驱动电路、信号调理电路的设计方法;并设计了以TMS320F28335+EPM570为控制器的软件系统以实现所提故障诊断方法。对实验结果进行了分析,实验结果验证了所提诊断方法的正确性和有效性。