韩　丽　罗　朋　汤家升　史丽萍　张晓蕾（中国矿业大学信息与电气工程学院 徐州 221008）

基于H桥变流器的IGBT开路故障诊断

韩丽罗朋汤家升史丽萍张晓蕾
（中国矿业大学信息与电气工程学院 徐州 221008）

为了实现H桥变流器中IGBT开路故障的定位，提出了一种基于双重傅里叶积分的精确解析法，深入研究了H桥变流器中的IGBT在正常和开路故障时输出电压的谐波性能。H桥变流器中的 IGBT在不同故障下，其输出电压直流量的幅值和奇偶次谐波的相位发生变化，将此作为IGBT故障的特征。在6kV级联STATCOM装置中进行实验验证。研究成果表明，该方法可以有效实现IGBT开路故障的定位。

双重傅里叶 H桥变流器 IGBT 故障诊断

0　引言

由H桥变流器组成的级联多电平变流器因其具有功率容量大、低谐波、畸变小等优点得到了日益广泛的关注和研究［1-3］。IGBT是构成变流器的核心器件，也是最易发生故障的薄弱环节。在变频调速系统中，功率变换器的故障占整个驱动系统故障的82.5%［4］。在变频调速系统、静止同步发生器和有源滤波器等装置中，当IGBT发生开路故障时，轻则造成设备严重故障，重则会造成灾难性的事故。为了提高装置调节的连续性、可靠性，容错控制策略被应用到功率变换单元中［5，6］，但实现容错控制的前提是准确地定位故障。因此，研究IGBT的开路故障诊断具有重要的意义。

最常用的IGBT开路故障检测方法是基于专家系统检测法［7-9］、电流检测的故障诊断方法［10-12］和电压检测的故障诊断方法［13-16］，其中专家系统检测法的缺点是有些故障状态很相似，很难准确判别故障。……