本发明属于变流器故障诊断，特别涉及基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法。
背景技术：
1、有源箝位(active neutral point clamped,anpc)型三电平逆变器与中性点箝位(neutral point clamped,npc)型三电平逆变器结构相比，anpc逆变器的结构中增加的两只反并联于箝位二极管两端的绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)，将0电平输出电流路径扩充至4种，换流方式由原来的8种扩展至32种，新的换流方式可通过控制箝位igbt来加以选择，为调节功率器件的损耗分布提供了新的自由度，且输出电压畸变率也有所降低，并且能够达到提高变换器容量的目的。然而逆变器的可靠性远低于机电装置的其他部分，其中开关管故障是逆变器故障的主要类型，占比约为38％，开关管数量的增加意味着故障发生概率的增加。
2、逆变器开关管的故障类型有开路故障和短路故障2种。短路故障发生时间较短，通常只有几微秒，不易检测，系统中通常会串联快速熔断器等硬件保护电路，可将短路故障转化为开路故障进行处理。而由于发生开路故障时一般没有明显的过流现象，较难对故障点进行识别与定位，且持续运行下会导致中点电压的偏移，易造成自身或其他开关器件的二次损坏，现有技术中针对逆变器开关管的开路故障诊断方法主要分为基于数据驱动的方法和基于电路分析的方法两类。
3、基于数据驱动的方法无需对电路运行进行分析和建立电路模型，对于复杂系统的故障诊断具有明显的优势。但基于数据驱动的方法需要大量的数据和复杂的计算，实用性不强，无法实现快速诊断。与基于数据驱动的方法相比，基于电路分析的方法更适合较简单的系统，且由于其快速性和实用性的特点，目前得到了广泛的应用，但现有技术中基于电路分析的方法仅针对普通两电平逆变器，无法具体定位anpc的故障开关管，又或是需采集逆变器触发脉冲作为诊断变量，再或需将诊断方法整合入控制系统，无法适用于已投入运行的逆变器。
4、因此亟需一种anpc逆变器的非侵入故障诊断方法，能够适用于已投入使用的anpc逆变器的故障诊断，能够在确定故障发生后，在2-4个开关周期内快速、准确的定位故障开关管，为电力设备故障排查和定位变流器故障研究奠定基础，提高电力设备的可靠性。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
2、步骤s1：读取逆变器负载侧单个周期内三相电流平均值，使用电流平均值法判断是否发生开路故障；
3、步骤s2：若发生开路故障，使用基于电流平均值的开路故障诊断方法确定故障开关管分组；
4、步骤s3：基于故障开关管分组，切换调制策略读取负载侧电流，确定故障开关管标实现故障诊断；
5、三相电流平均值包括：a相电流平均值iaave、b相电流平均值ibave以及c相电流平均值icave；
6、开关管分组包括：第一故障开关管分组和第二故障开关管分组；
7、第一故障开关管分组包括：第一开关管、第二开关管以及第六开关管；
8、第二故障开关管分组包括：第三开关管、第四开关管以及第五开关管。
9、所述步骤s1中使用电流平均值法判断是否发生开路故障包括：
10、步骤s11：计算三相电流park矢量模值μpark；
11、
12、步骤s12：当μpark大于预设置的阈值时，判定发生开关管故障。
13、所述步骤s2中使用基于电流平均值的开路故障诊断方法确定故障开关管分组包括：
14、读取逆变器负载侧三相电流平均值iaave、ibave以及icave的符号；
15、当iaave的符号为负，ibave的符号为正，icave的符号为正时，判定a相故障，且故障开关管分组为第一故障开关管分组；
16、当iaave的符号为正，ibave的符号为负，icaｖe的符号为负时，判定a相故障，且故障开关管分组为第二故障开关管分组；
17、当iaave的符号为正，ibave的符号为负，icave的符号为正时，判定b相故障，且故障开关管分组为第一故障开关管分组；
18、当iaave的符号为负，ibave的符号为正，icave的符号为负时，判定b相故障，且故障开关管分组为第二故障开关管分组；
19、当iaave的符号为正，ibave的符号为正，icave的符号为负时，判定c相故障，且故障开关管分组为第一故障开关管分组；
20、当iaave的符号为负，ibave的符号为负，icave的符号为正时，判定c相故障，且故障开关管分组为第二故障开关管分组。
21、所述步骤s3中基于故障开关管分组，切换调制策略读取负载侧电流包括：
22、当故障开关管分组为第一故障开关管分组时：
23、使用第一调制算法，三相调制波负向平移且幅值缩小一倍，至全部位于负半轴，并计算第一开关管周期至第二开关管周期内第一负载侧正向电流平均值ixp1：
24、
25、式中，n为一个周期内的采样点个数，ixp(k)为切换调制策略期间的第k个x相正向电流采样点，x相为a相、b相以及c相任选其一；
26、完成第二开关管周期后切换至第二调制算法，并计算第三开关管周期至第四开关管周期内第二负载侧正向电流平均值ixp2：
27、
28、完成第四开关管周期后，调制波与调制算法均切换为正常工作状态；
29、当故障开关管分组为第二故障开关管分组时：
30、使用第一调制算法，三相调制波正向平移且幅值缩小一倍，至全部位于正半轴，并计算第一开关管周期至第二开关管周期内第一负载侧负向电流平均值ixn1：
31、
32、式中，ixn(k)为切换调制策略期间的第k个x相负向电流采样点，x相为a相、b相以及c相任选其一；
33、完成第二开关管周期后切换至第二调制算法，并计算第三开关管周期至第四开关管周期内第二负载侧负向电流平均值ixn2：
34、
35、完成第四开关管周期后，调制波与调制算法均切换为正常工作状态；
36、所述负载侧电流包括：第一负载侧正向电流平均值ixp1、第二负载侧正向电流平均值ixp2、第一负载侧负向电流平均值ixn1以及第二负载侧负向电流平均值ixn2。
37、所述第一调制算法的步骤为：
38、当正弦参考电压us为正时，换流方式采用p方式与ou1方式来回切换；当正弦参考电压us为负时，换流方式采用n方式与ol1方式来回切换；
39、p方式采用特定开关序列使有源箝位逆变器输出p状态；
40、n方式采用特定开关序列使有源箝位逆变器输出n状态；
41、ou1方式和ol1方式采用特定开关序列使有源箝位逆变器输出o状态。
42、所述第二调制算法的步骤为：
43、当正弦参考电压us为正时，换流方式采用p方式与ol2方式来回切换；当正弦参考电压us为负时，换流方式采用n方式与ou2方式来回切换；
44、ou2方式和ol2方式采用特定开关序列使有源箝位逆变器输出o状态。
45、所述步骤s3中确定故障开关管标实现故障诊断包括：
46、当故障开关管分组为第一故障开关管分组时：
47、判断第一负载侧正向电流平均值ixp1是否大于预设置的第一阈值ipth，若是，则定位故障开关管标为tx6；否则继续判断第二负载侧正向电流平均值ixp2是否大于预设置的第一阈值ipth，若是则定位故障开关管标为tx2，否则定位故障开关管标为tx1；
48、当故障开关管分组为第二故障开关管分组时：
49、判断第一负载侧负向电流平均值ixn1是否大于预设置的第二阈值inth，若是，则定位故障开关管标为tx5；否则继续判断第二负载侧负向电流平均值ixn2是否大于预设置的第二阈值inth，若是则定位故障开关管标为tx3，否则定位故障开关管标为tx4。
50、本发明的有益效果在于：
51、应用本发明公开的基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法，通过检测三相负载侧电流，发现故障情况，再通过短时间切换调制策略得到负载侧电流，能够实现故障开关管精确定位，能够适用于已投入使用的anpc逆变器的故障诊断；能够在确定故障发生后，在2-4个开关周期内快速、准确的定位故障开关管；为电力设备故障排查和定位变流器故障研究奠定基础，提高电力设备的可靠性。
1.一种基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法，其特征在于，所述步骤s1中使用电流平均值法判断是否发生开路故障包括：
3.根据权利要求1所述基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法，其特征在于，所述步骤s2中使用基于电流平均值的开路故障诊断方法确定故障开关管分组包括：
4.根据权利要求1所述基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法，其特征在于，所述步骤s3中基于故障开关管分组，切换调制策略读取负载侧电流包括：
5.根据权利要求4所述基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法，其特征在于，所述第一调制算法的步骤为：
6.根据权利要求4所述基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法，其特征在于，所述第二调制算法的步骤为：
7.根据权利要求4所述基于切换调制策略的有源箝位逆变器非侵入故障诊断方法，其特征在于，所述步骤s3中确定故障开关管标实现故障诊断包括：
