換流器故障偵測

(4.3)

將式 (4.6)及式 (4.7)代入式 (4.5)可得換流器 A 相故障時的電流軌跡斜率m為：

Ia

(4.9)

Ia

a

Ia

數如下所示：

直流匯流排電壓 ：310 V 馬達額定輸出功率 ：1/4 HP 定子電阻 ：37.5 Ω 定子電感 ：0.25 mH

然後針對換流器中各個功率晶體發生故障時的狀況進行模擬，以便與第八章 之實驗結果做比較分析。當換流器操作正常時，A 相與 B 相電流波形及故障偵測 結果，如圖 4.8 所示，其中 A 相電流 及 B 相電流 均為一正常之弦波，而偵測 結果為零表示沒有故障發生，但若偵測結果由零變成 1 便代表有故障的情況發生 了。合成電流向量 I 的軌跡則如圖 4.9 所示，在換流器正常操作時 d-q 軸平面上的 電流向量軌跡為一正圓形。

I

I

(a)

(b)

(c)

圖 4.8 換流器正常時：(a) A 相電流，(b) B 相電流及(c) 偵測結果

圖 4.9 換流器正常時 d 軸及 q 軸合成電流向量 I 的軌跡

圖 4.10 為換流器 A 相上臂功率晶體故障時的 A 相電流 、B 相電流 及故 障偵測結果，在圖 4.10 (a)及圖 4.10 (b)中 A 相電流負半週及 B 相電流正半週因為 負載效應，使得電流峰值均上升約 0.2A，且當 A 相電流正半週時，故障偵測結果 正確的偵測出 A 相上臂功率晶體發生故障，如圖 4.10 (c)所示。圖 4.11 為換流器 A 相上臂功率晶體故障時的合成電流向量 I 的軌跡，在圖 4.11 中可看到換流器 A 相上臂功率晶體故障時的合成電流 I 的軌跡斜率為無限大，且半圓在 d-q 座標軸 平面的左半邊。

I

I

(a)

(b)

(c)

圖 4.10 換流器 A 相上臂故障時：(a) A 相電流，(b) B 相電流及(c) 偵測結果

圖 4.11 換流器 A 相上臂故障時 d 軸及 q 軸合成電流向量 I 的軌跡

圖 4.12 為換流器 A 相下臂功率晶體故障時的 A 相電流 、B 相電流 及故 障偵測結果，在圖 4.12 (a)及圖 4.12 (b)中 A 相電流正半週及 B 相電流負半週的峰 值均上升約 0.2A，且當 A 相電流負半週時，故障偵測結果正確的偵測出 A 相下 臂功率晶體發生故障，如圖 4.12 (c)所示。圖 4.13 為換流器 A 相下臂功率晶體故 障時的合成電流向量 I 的軌跡，在圖 4.13 中可看到換流器 A 相下臂功率晶體故障 時的合成電流 I 的軌跡斜率為無限大，且半圓在 d-q 座標軸平面的右半邊。

I

I

(a)

(b)

(c)

圖 4.12 換流器 A 相下臂故障時：(a) A 相電流，(b) B 相電流及(c) 偵測結果

圖 4.13 換流器 A 相下臂故障時 d 軸及 q 軸合成電流向量 I 的軌跡

圖 4.14 為換流器 B 相上臂功率晶體故障時的 A 相電流 、B 相電流 及故 障偵測結果，在圖 4.14 (a)及圖 4.14 (b)中 A 相電流正半週及 B 相電流負半週的峰 值均上升約 0.2A，且當 B 相電流正半週時，故障偵測結果正確的偵測出 B 相上 臂功率晶體發生故障，如圖 4.14 (c)所示。圖 4.15 為換流器 B 相上臂功率晶體故 障時的合成電流向量 I 的軌跡，在圖 4.15 中可看到換流器 B 相上臂功率晶體故障 時的合成電流 I 的軌跡斜率為

I

I

3 /

1 ，且半圓在 d-q 座標軸平面的右下半邊。

(a)

(b)

(c)

圖 4.14 換流器 B 相上臂故障時：(a) A 相電流，(b) B 相電流及(c) 偵測結果

圖 4.15 換流器 B 相上臂故障時 d 軸及 q 軸合成電流向量 I 的軌跡

圖 4.16 為換流器 B 相下臂功率晶體故障時的 A 相電流 、B 相電流 及故 障偵測結果，在圖 4.16 (a)及圖 4.16 (b)中 A 相電流負半週及 B 相電流正半週的峰 值均上升約 0.2A，且當 B 相電流負半週時，故障偵測結果正確的偵測出 A 相下 臂功率晶體發生故障，如圖 4.16 (c)所示。圖 4.17 為換流器 B 相下臂功率晶體故 障時的合成電流向量 I 的軌跡，在圖 4.17 中可看到換流器 B 相下臂功率晶體故障 時的合成電流 I 的軌跡斜率為

I

I

3 /

1 ，且半圓在 d-q 座標軸平面的左上半邊。

(a)

(b)

(c)

圖 4.16 換流器 B 相下臂故障時：(a) A 相電流，(b) B 相電流及(c) 偵測結果

圖 4.17 換流器 B 相下臂故障時 d 軸及 q 軸合成電流向量 I 的軌跡

圖 4.18 為換流器 C 相上臂功率晶體發生故障時的換流器 A 相電流 、B 相 電流 及故障偵測結果，將圖 4.18 (a)、(b)中的 A 相電流 及 B 相電流 代入式 4.12 及式 4.13，便可求出靜止座標平面上的 d 軸電流 及 q 軸電流 ，然後利用 式 4.14 便可得到合成電流向量軌跡，根據合成電流向量軌跡的斜率便可得知換流 器 C 相上臂功率晶體發生故障，偵測結果如圖 4.18 (c)所示。圖 4.19 為合成電流 向量軌跡的圖形，在圖 4.19 中可看到當換流器 C 相上臂故障時合成電流向量軌跡 的斜率為

I

I

I

I

I

I

3 /

−1 。

(a)

(b)

(c)

圖 4.18 換流器 C 相上臂故障時：(a) A 相電流，(b) B 相電流及(c) 偵測結果

圖 4.19 換流器 C 相上臂故障時 d 軸及 q 軸合成電流向量 I 的軌跡

圖 4.20 為換流器 C 相下臂功率晶體發生故障時的換流器 A 相電流 、B 相 電流 及故障偵測結果，將圖 4.20 (a)、(b)中的 A 相電流 及 B 相電流 代入式 4.12 及式 4.13，便可求出靜止座標平面上的 d 軸電流 及 q 軸電流 ，然後利用 式 4.14 便可得到合成電流向量軌跡，根據合成電流向量軌跡的斜率便可得知換流 器 C 相下臂功率晶體發生故障，偵測結果如圖 4.20 (c)所示。圖 4.21 為合成電流 向量軌跡的圖形，在圖 4.21 中可看到當換流器 C 相上臂故障時合成電流向量軌跡 的斜率為

I

I

I

I

I

I

3 /

−1 。

(a)

(b)

(c)

圖 4.20 換流器 C 相下臂故障時：(a) A 相電流，(b) B 相電流及(c) 偵測結果

圖 4.21 換流器 C 相下臂故障時 d 軸及 q 軸合成電流向量 I 的軌跡